Dégradation de la batterie

La dégradation d’une batterie est la perte permanente de capacité de stockage d’énergie ou de puissance provoquée par le temps, la température et l’utilisation.

Dans un véhicule électrique, elle peut se manifester par :

Une diminution de l’énergie utilisable et de l’autonomie
Une augmentation de la résistance interne
Une production de chaleur plus importante sous charge
Une réduction de la puissance de recharge ou du freinage régénératif
Une baisse de la puissance motrice de pointe ou continue
Un groupe de cellules faible qui limite le reste du pack

Toutes les batteries rechargeables des véhicules électriques se dégradent à un rythme déterminé par leur chimie, la conception de leurs électrodes, leur température, leur état de charge, la puissance de recharge, le refroidissement du pack, les limites logicielles et l’utilisation du véhicule. Cette perte permanente ne doit pas être confondue avec la baisse temporaire de l’autonomie en hiver ou avec une panne du système de batterie.

Ce que modifie la dégradation de la batterie

L’état de santé d’une batterie est souvent réduit à sa capacité restante. Cette donnée est importante, mais elle ne donne pas une image complète.

Deux batteries présentant la même rétention de capacité mesurée peuvent se comporter différemment si la résistance interne de l’une a beaucoup plus augmenté.

Perte de capacité

La perte de capacité signifie que la batterie stocke moins d’énergie utilisable qu’à l’état neuf.

Par exemple, si une batterie fournissait initialement 80 kWh sur sa fenêtre de fonctionnement utilisable, puis n’en fournit plus que 72 kWh dans des conditions d’essai comparables, sa capacité utilisable mesurée a diminué de 10%.

Rétention de capacité =
Capacité actuellement mesurée ÷ Capacité de référence à l’état neuf

Rétention de capacité =
72 kWh ÷ 80 kWh
= 90%

Une quantité moindre d’énergie utilisable peut réduire l’autonomie, même si la variation réelle dépend aussi de l’efficacité du véhicule, de la météo, des pneus, de la vitesse et de l’itinéraire.

Augmentation de la résistance et perte de puissance

La résistance interne augmente normalement à mesure qu’une batterie vieillit.

Une résistance plus élevée entraîne :

Une chute de tension plus importante pendant l’accélération
Une élévation de tension plus importante pendant la recharge
Une production de chaleur accrue
Une arrivée plus précoce aux limites de tension des cellules
Une puissance de recharge plus faible
Une capacité réduite de freinage régénératif
Une baisse de la puissance motrice de pointe ou continue

La relation entre le courant, la résistance et la chaleur dissipée par effet Joule est approximativement la suivante :

Chaleur résistive ∝ Courant² × Résistance

Une batterie peut donc conserver une grande partie de sa capacité énergétique d’origine tout en devenant moins apte à accepter ou à fournir une puissance élevée.

Les constructeurs prévoient souvent une marge de puissance suffisante pour qu’une augmentation modérée de la résistance ne soit pas immédiatement perceptible. La perte de capacité peut devenir visible par une baisse de l’autonomie avant que le conducteur ne remarque la perte de puissance.

Perte de puissance de recharge

Une batterie dégradée peut devoir réduire plus tôt son courant de recharge, car l’augmentation de la résistance fait monter plus rapidement la tension et la température des cellules.

Les effets possibles comprennent :

Une puissance de pointe plus faible en recharge continue
Une diminution progressive de la puissance qui commence plus tôt
Un temps de recharge plus long
Un refroidissement actif plus soutenu
Une plus grande sensibilité au froid
Des performances moins reproductibles sur plusieurs arrêts

Une session de recharge plus lente ne prouve pas que la batterie s’est dégradée. Il faut aussi prendre en compte les capacités de la borne, la température de la batterie, le SOC à l’arrivée, le partage de puissance et le préconditionnement.

Déséquilibre des cellules

Les packs batterie sont limités par le premier groupe de cellules surveillé qui atteint sa limite supérieure ou inférieure de tension.

Si un groupe a perdu davantage de capacité ou développé une résistance plus élevée que les autres, il peut :

Atteindre prématurément la tension maximale pendant la recharge
Atteindre prématurément la tension minimale pendant la décharge
Réduire l’énergie utilisable du pack
Provoquer une diminution plus précoce de la puissance de recharge
Limiter la puissance motrice lorsque la batterie est presque vide

L’équilibrage des cellules peut corriger les différences de niveau de charge, mais il ne peut pas restaurer la capacité qu’un groupe dégradé a définitivement perdue.

Une perte temporaire d’autonomie n’est pas une dégradation

L’autonomie peut varier fortement sans que la batterie subisse le moindre dommage permanent.

Une perte temporaire d’autonomie peut être provoquée par :

Une faible température de la batterie
Le chauffage de l’habitacle
Des routes mouillées, enneigées ou froides
Des pneus hiver
Un vent fort
Une vitesse autoroutière plus élevée
Des barres ou coffres de toit
Le remorquage
Un changement de style de conduite
Une estimation d’autonomie inexacte
Un recalibrage récent du BMS

Une batterie froide présente une résistance plus élevée et peut atteindre plus tôt sa limite inférieure de tension sous charge. Une partie de l’énergie stockée peut redevenir plus accessible après le réchauffement des cellules ou une période de repos de la batterie.

La dégradation permanente subsiste une fois que les effets de la température, de la charge et de l’estimation du SOC ont été pris en compte.

C’est pourquoi l’autonomie affichée après la recharge ne constitue pas une mesure fiable de l’état de santé de la batterie. L’estimateur d’autonomie peut réagir à la consommation récente plutôt que mesurer la capacité de la batterie.

Vieillissement calendaire

Le vieillissement calendaire se produit avec le temps, y compris lorsque le véhicule est stationné.

La batterie n’a pas besoin d’effectuer des cycles de charge pour que les réactions chimiques de vieillissement se poursuivent.

Le vieillissement calendaire est fortement influencé par :

Le temps
La température des cellules
L’état de charge
La tension des cellules
La chimie de la batterie
La conception des électrodes et de l’électrolyte

Une température élevée accélère les réactions chimiques indésirables. Pour de nombreuses chimies lithium-ion, un SOC élevé place les cellules à une tension plus contraignante. La combinaison de la chaleur et d’un SOC élevé prolongé est donc particulièrement éprouvante.

Cela ne signifie pas qu’une recharge occasionnelle à 100% soit nécessairement nuisible. La distinction la plus importante se situe entre atteindre brièvement un SOC élevé avant un trajet et laisser le véhicule stationné presque plein pendant des jours ou des semaines.

Contraintes de stockage de la batterie selon la température et l’état de charge

Le vieillissement calendaire peut entraîner :

Une perte de lithium utilisable
Une décomposition de l’électrolyte
La croissance de couches de surface
Une augmentation de la résistance interne
Une production de gaz
Une diminution de la capacité énergétique
Une baisse de la puissance de charge et de décharge

Le vieillissement calendaire et le vieillissement cyclique sont des catégories utiles, mais ne sont pas entièrement distincts. Bon nombre des mêmes réactions chimiques interviennent dans les deux cas, et les cycles peuvent créer des conditions qui continuent à faire vieillir la batterie après l’arrêt du courant.

Vieillissement cyclique

Le vieillissement cyclique est la dégradation associée aux charges et aux décharges.

Chaque fois que de l’énergie traverse la batterie, les électrodes se dilatent et se contractent, les ions se déplacent dans la cellule et une partie de l’énergie se dissipe sous forme de chaleur. De petites réactions indésirables se produisent également.

L’effet ne dépend pas seulement du nombre de branchements du câble de recharge.

Les facteurs importants comprennent :

L’énergie cumulée
La profondeur de décharge
Le SOC moyen
Le taux C de recharge
La puissance de décharge
La température de la batterie
La chimie des cellules
Le temps de repos entre les cycles

Un cycle peu profond dans des conditions modérées n’est pas équivalent à un cycle profond et de forte puissance effectué à une température défavorable.

Cycles complets équivalents

Une session de recharge n’équivaut pas à un cycle de batterie.

Un cycle complet équivalent, ou EFC, représente une énergie cumulée égale à 100% de la capacité utilisable de la batterie.

Exemples :

Deux cycles de 50 points de pourcentage correspondent approximativement à un EFC
Quatre cycles de 25 points de pourcentage correspondent approximativement à un EFC
Cinq cycles utilisant 20% de la capacité correspondent approximativement à un EFC

Le freinage régénératif contribue lui aussi à l’énergie cumulée en charge.

Geotab utilise la même notion cumulative dans son analyse de flottes : utiliser puis remplacer 25% de la capacité à quatre reprises représente un cycle complet équivalent. (Geotab)

L’EFC est donc plus utile que le simple décompte des sessions de recharge.

Profondeur de décharge et SOC moyen

La profondeur de décharge et le SOC moyen décrivent des contraintes différentes.

Profondeur de décharge

La profondeur de décharge indique la part de la fenêtre de la batterie utilisée pendant un cycle.

Exemples :

De 70% à 50% : cycle de 20 points de pourcentage
De 80% à 30% : cycle de 50 points de pourcentage
De 100% à 10% : cycle de 90 points de pourcentage

La répétition de cycles profonds peut engendrer davantage de contraintes mécaniques et électrochimiques que des cycles peu profonds, même si la relation exacte dépend de la chimie et de la fenêtre de fonctionnement.

SOC moyen

Deux cycles peuvent avoir la même profondeur tout en se déroulant à des niveaux de charge moyens différents :

De 20% à 70%
De 50% à 100%

Tous deux utilisent 50 points de pourcentage, mais le second passe davantage de temps à une tension de cellule élevée.

Un SOC moyen plus élevé peut accroître les contraintes calendaires, même si la profondeur est identique.

Contraintes cycliques de la batterie selon l’état de charge

Les véhicules électriques doivent-ils rester entre 20% et 80% ?

La règle souvent répétée des 20 à 80% est trop simpliste.

L’analyse actualisée de flottes réalisée par Geotab a révélé peu de différence entre les véhicules faiblement et modérément exposés à un SOC inférieur à 20% ou supérieur à 80%. Une augmentation plus nette n’est apparue que dans le groupe ayant passé plus de 80% de son temps total à ces extrêmes. Ce groupe fortement exposé présentait une dégradation annuelle moyenne de 2,0%, contre 1,4 à 1,5% dans les groupes moins exposés. (Geotab)

Cela ne signifie pas que le SOC n’a aucun effet. Les résultats suggèrent que le temps prolongé passé près du plein ou du vide compte davantage que l’utilisation occasionnelle de ces parties de la batterie.

Pour la plupart des propriétaires :

Utiliser 100% avant un long trajet est normal
Revenir chez soi ou arriver à une borne avec un SOC faible est normal
Laisser le véhicule presque plein pendant une longue période est moins souhaitable
Il convient d’éviter de le laisser presque vide pendant une longue période
Les consignes de recharge propres au constructeur priment sur les règles générales

Certains véhicules à batterie LFP doivent également être rechargés complètement à intervalles définis afin que le BMS puisse étalonner précisément le SOC.

Ce qui change à l’intérieur de la cellule

La dégradation d’une batterie ne correspond pas à une réaction unique. Plusieurs mécanismes peuvent intervenir simultanément.

Perte de stock de lithium

Une partie du lithium est piégée dans les produits de réactions secondaires et n’est plus disponible pour ses déplacements normaux entre les électrodes.

L’un des principaux facteurs est la croissance de l’interphase électrolyte solide, ou SEI, sur l’électrode négative.

La SEI est nécessaire, car elle protège l’électrode d’une décomposition continue de l’électrolyte tout en laissant passer les ions lithium. La formation et la croissance de cette couche consomment toutefois du lithium actif et de l’électrolyte.

Des études de laboratoire et de diagnostic identifient la perte de stock de lithium due à la croissance de la SEI comme l’une des principales sources de perte de capacité initiale, suivie dans certaines cellules d’une perte croissante de matériau actif. (US Department of Energy)

À mesure qu’elle s’épaissit ou s’endommage, la SEI peut également augmenter la résistance interne.

Perte de matériau actif

Certaines parties d’une électrode peuvent cesser de participer à la réaction de la batterie.

Les causes possibles comprennent :

La fissuration des particules
Des changements de phase structurels
La délamination de l’électrode
La perte de contact électrique
La détérioration du liant
La dissolution du matériau actif
Le blocage des voies de circulation des ions

Le matériau actif peut encore être physiquement présent dans la cellule, mais ne plus être assez bien connecté pour stocker et libérer des ions.

Les recherches sur le vieillissement des batteries reconnaissent la perte de stock de lithium et la perte de matériau actif comme deux facteurs importants de la diminution de capacité et de puissance. (US Department of Energy)

Dégradation de l’électrolyte

L’électrolyte n’est pas parfaitement stable sur toute la plage de tension et de température de la cellule.

Il peut réagir avec les électrodes, en particulier dans les situations suivantes :

Tension de cellule élevée
Température élevée
Surfaces d’électrode endommagées
Courant de recharge élevé
Zones contaminées ou défectueuses

La décomposition de l’électrolyte peut contribuer à :

La formation de gaz
L’augmentation de la résistance
La perte de lithium
La croissance d’un film de surface
La réduction de la conductivité ionique
La présence de zones sèches dans la structure des électrodes

L’électrolyte et les interfaces des électrodes sont étroitement liés. La détérioration d’un composant peut accélérer la dégradation ailleurs dans la cellule.

Placage de lithium

Pendant la recharge, les ions lithium doivent pénétrer dans la structure de l’électrode négative.

Si le lithium atteint une anode à base de graphite plus vite qu’il ne peut s’y insérer, du lithium métallique peut se déposer à sa surface.

Le placage de lithium est plus probable lorsque :

La cellule est froide
Le courant de recharge est élevé
Le SOC est élevé
L’électrode négative est épaisse
La résistance interne a augmenté
Les voies de circulation des ions sont irrégulières
La cellule présente des défauts de fabrication

Les recherches du DOE identifient un taux de charge élevé, une faible température et une charge d’électrode importante comme des conditions favorisant le placage. Le lithium déposé peut entraîner une perte de capacité, une augmentation de la résistance et, potentiellement, un court-circuit interne. (US Department of Energy)

Une partie du lithium déposé peut être réversible, mais une autre peut perdre son contact électrique et devenir du lithium mort inactif. Une décharge normale ne suffit pas nécessairement à le restaurer.

C’est pourquoi un véhicule électrique froid peut fortement limiter la recharge en courant continu et le freinage régénératif jusqu’au réchauffement de la batterie.

Dommages mécaniques et dilatation du silicium

Le volume des matériaux d’électrode varie lorsque les ions y entrent et en sortent.

Le graphite supporte relativement bien ce mouvement. Le silicium peut stocker beaucoup plus de lithium, mais se dilate bien davantage pendant la recharge.

Les dilatations répétées peuvent :

Fissurer les particules de silicium
Endommager le revêtement de l’électrode
Rompre les connexions électriques
Perturber la SEI
Exposer des surfaces neuves
Consommer davantage d’électrolyte et de lithium
Accroître le gonflement de la cellule

Les anodes silicium-graphite et à dominante silicium exigent donc une conception rigoureuse des particules, des liants, des additifs d’électrolyte, de la porosité et du contrôle de la pression.

Interaction entre vieillissement calendaire et cyclique

Le vieillissement calendaire se poursuit pendant la conduite et la recharge, tandis que les cycles modifient les conditions dans lesquelles se produisent les réactions de type calendaire.

Par exemple :

La recharge rapide augmente la température
Un SOC élevé après la recharge accroît les contraintes liées à la tension
La conduite peut réchauffer le pack avant son stationnement
Les particules fissurées exposent de nouvelles surfaces qui réagissent pendant le repos du véhicule
La croissance de la SEI augmente la résistance, ce qui produit davantage de chaleur au cours des cycles suivants

Il est donc impossible d’attribuer proprement chaque point de pourcentage de dégradation soit au temps, soit aux cycles.

La distinction reste utile, car elle explique pourquoi des véhicules électriques anciens et peu kilométrés comme des véhicules récents et très kilométrés peuvent présenter une dégradation mesurable pour des raisons différentes.

Température et dégradation

La température influence presque tous les mécanismes de vieillissement.

Température élevée

La chaleur accélère les réactions chimiques à l’intérieur de la cellule.

Une température élevée prolongée peut accroître :

La croissance de la SEI
La décomposition de l’électrolyte
La production de gaz
La dissolution des métaux de transition
Le vieillissement calendaire
L’augmentation de la résistance

Les dernières données de flotte de Geotab montrent que les véhicules de son groupe « climat chaud » se sont dégradés en moyenne de 0,4 point de pourcentage supplémentaire par an par rapport aux véhicules utilisés dans des conditions plus tempérées. L’étude a défini les groupes en fonction de la proportion de jours au-dessus de 25°C et n’a pas pu isoler de la même manière les climats constamment froids. (Geotab)

Le refroidissement actif réduit cet effet, mais ne peut pas supprimer toutes les différences de température entre climats et profils d’utilisation.

Basse température

Un stockage au froid n’est généralement pas équivalent à un stockage sous forte chaleur. Une température basse ralentit de nombreuses réactions de vieillissement.

La principale préoccupation est une recharge trop agressive d’une cellule à base de graphite lorsqu’elle est froide.

À basse température :

Le déplacement des ions ralentit
La résistance interne augmente
Le graphite accepte le lithium plus lentement
La tension de la cellule monte plus rapidement pendant la recharge
Le risque de placage de lithium augmente

Le BMS doit limiter le courant de recharge ou chauffer la batterie avant d’autoriser une puissance élevée.

Les contraintes de la recharge par temps froid dépendent donc largement du préconditionnement, de la gestion thermique et du logiciel de recharge.

Recharge rapide et dégradation

La recharge rapide en courant continu est une utilisation normale prévue dans la conception d’un véhicule électrique moderne. La batterie et le BMS sont conçus pour l’accepter dans des limites définies.

L’effet sur la dégradation dépend de bien davantage que du nombre affiché sur la borne :

La puissance réelle de la batterie
La capacité de la batterie
Le taux C de recharge
La température de la batterie
Le SOC à l’arrivée
La courbe de recharge
La conception des cellules
Les performances du refroidissement
La fréquence d’utilisation de la forte puissance

Une recharge de 150 kW représente approximativement :

1C pour une batterie de 150 kWh
2C pour une batterie de 75 kWh
3C pour une batterie de 50 kWh

La même puissance fournie par la borne ne crée donc pas les mêmes contraintes au niveau des cellules dans tous les véhicules.

Données réelles sur la recharge rapide

Geotab a réparti plus de 22,700 unités électriques en cohortes selon leur utilisation de la recharge. Les véhicules pour lesquels la recharge en courant continu représentait moins de 12% des sessions affichaient une dégradation annuelle moyenne de 1,5%. Ceux qui utilisaient plus fréquemment la recharge en courant continu atteignaient en moyenne 2,5%. (Geotab)

Dans le groupe ayant fréquemment recours au courant continu, la puissance de recharge avait également une influence :

Groupe d’utilisation de la recharge	Définition	Dégradation annuelle moyenne
Faible fréquence de recharge continue	Recharge continue dans moins de 12% de toutes les sessions	1,5%
Fréquence élevée, puissance continue plus faible	Recharge continue dans plus de 12% des sessions ; moins de 40% des sessions continues au-dessus de 100 kW	2,2%
Fréquence et puissance continues élevées	Recharge continue dans plus de 12% des sessions ; plus de 40% des sessions continues au-dessus de 100 kW	3,0%

Il s’agit de moyennes agrégées par cohorte, et non de prévisions pour un véhicule donné. Geotab a anonymisé les modèles et n’a pas isolé la chimie, la taille du pack, la conception du refroidissement, le climat et la courbe de recharge comme variables de laboratoire contrôlées. Les résultats montrent néanmoins une association claire entre la recharge fréquente à forte puissance et une perte de capacité plus rapide dans l’ensemble des données. (Geotab)

La conclusion pratique n’est pas que les propriétaires doivent éviter la recharge en courant continu. La recharge rapide existe pour rendre possibles les longs trajets et les usages intensifs.

Utilisez-la lorsqu’elle apporte un avantage pratique. Une recharge plus lente est préférable lorsque la voiture est déjà stationnée pendant plusieurs heures et qu’une recharge rapide n’apporte rien.

Conduite à forte puissance et régénération

Une forte puissance de décharge produit également de la chaleur et des contraintes mécaniques, mais son effet dépend de la durée et de la régulation thermique.

Les brèves accélérations sont généralement moins exigeantes que :

La conduite prolongée à grande vitesse
Les longues montées en montagne
Le remorquage
La conduite sur circuit
Les accélérations répétées à pleine puissance

Le freinage régénératif ajoute une énergie cumulée en charge. Le BMS limite la régénération lorsque la température, le SOC, la tension ou la puissance disponible rendent inadapté un courant de recharge élevé.

Pour la plupart des particuliers, les accélérations normales et le freinage régénératif sont peu susceptibles de dominer le vieillissement de la batterie. Le temps, la température, l’exposition au SOC et les habitudes de recharge sont généralement plus importants.

Différences entre les chimies de cellules

Le nom de la chimie ne détermine pas à lui seul la dégradation, mais il modifie les compromis de départ.

NMC, NCA et NCMA

Les cellules à base de nickel offrent une densité énergétique élevée et une bonne puissance.

Leur vieillissement peut être sensible à :

Une tension de cellule élevée
Une température élevée
La stabilité des cathodes riches en nickel
La fissuration des particules
L’oxydation de l’électrolyte
La dissolution des métaux de transition

Les constructeurs gèrent ces contraintes au moyen de revêtements, d’additifs d’électrolyte, de limites de tension, du refroidissement et de l’étalonnage du BMS.

LFP

La chimie LFP offre généralement :

Une longue durée de vie en cycles
Une grande stabilité thermique
Une bonne tolérance aux cycles fréquents
Un coût inférieur des matériaux de cathode

Elle n’est pas insensible à la dégradation.

Les cellules LFP subissent toujours :

Une croissance de la SEI
Une perte de lithium actif
Un vieillissement de l’électrolyte
Une augmentation de la résistance
Un déséquilibre des cellules
Des limites de recharge à froid

Un stockage prolongé à SOC et température élevés peut toujours créer des contraintes évitables.

La courbe de tension plate des cellules LFP complique également l’estimation du SOC, ce qui peut donner l’impression que des changements d’autonomie ou de pourcentage sont dus à une dégradation alors que le BMS se recalibre.

Anodes contenant du silicium

Une teneur plus élevée en silicium peut accroître la densité énergétique, mais elle provoque aussi une dilatation plus importante de l’électrode et des dommages répétés au film de surface.

Le résultat en matière de dégradation dépend largement :

De la teneur en silicium
De la structure des particules
Du liant
Des additifs de l’électrolyte
De la pression de la cellule
De la stratégie de recharge

Une batterie annoncée comme utilisant du silicium n’est pas automatiquement peu durable. La mise en œuvre est déterminante.

Sodium-ion

Les cellules sodium-ion utilisent des matériaux d’électrode différents et connaissent d’autres mécanismes de vieillissement que les cellules lithium-ion.

Les avantages potentiels en matière de coût et de comportement thermique ne se traduisent pas automatiquement par une durée de vie supérieure. Les données automobiles de terrain à long terme restent limitées par rapport aux chimies lithium-ion établies.

Les affirmations relatives à la longévité du sodium-ion doivent donc être évaluées pour la conception précise de la cellule, plutôt que généralisées à toute la famille technologique.

La dégradation n’est généralement pas linéaire

Une batterie ne perd pas nécessairement le même pourcentage de capacité chaque année.

Une courbe typique peut comprendre :

Une période initiale de stabilisation avec une perte précoce relativement visible
Une longue période de dégradation progressive
Une éventuelle phase accélérée en fin de vie, parfois appelée coude

Toutes les batteries de véhicules électriques ne développent pas un coude prononcé pendant la durée de vie du véhicule.

Geotab a observé que de nombreux véhicules récents de ses données présentaient une baisse plus marquée pendant la première ou les deux premières années, avant de se stabiliser. Huit des 11 modèles établis repris de son jeu de données antérieur affichaient une dégradation annuelle moyenne de 1,4% après stabilisation de leurs résultats. (Geotab)

C’est pourquoi multiplier un pourcentage annuel moyen par l’âge du véhicule ne donne pas un résultat fiable :

2,3% × 10 longues années ≠ une prévision fiable de 23% de perte

La valeur de 2,3% est une moyenne de cohorte, et non une loi universelle de vieillissement linéaire.

La dégradation n’est pas une défaillance de batterie

Une batterie peut se dégrader progressivement sans tomber en panne.

Une défaillance du système de batterie peut au contraire être provoquée par :

Une cellule défectueuse
Un court-circuit interne dans une cellule
Une autodécharge excessive
Un contacteur défaillant
Un défaut d’isolation
Une fuite de liquide de refroidissement
Un capteur de tension ou de température défectueux
Un jeu de barres endommagé
Une défaillance de communication
Une collision ou un dommage sous le véhicule
Un composant défaillant du système de gestion de la batterie

Un pack peut conserver 95% de sa capacité énergétique tout en nécessitant une réparation parce qu’un composant électrique est tombé en panne.

Un autre pack peut fonctionner normalement avec 80% de capacité restante, mais offrir moins d’autonomie.

Cette distinction compte aussi pour les garanties. Une garantie contre les défauts et une garantie de rétention de capacité ne couvrent pas nécessairement les mêmes situations.

Comment mesurer l’état de santé de la batterie

Mesurer précisément l’état de santé d’une batterie est plus difficile que lire l’autonomie affichée sur le tableau de bord.

Les méthodes courantes comprennent :

L’état de santé indiqué par le BMS
Un essai contrôlé de décharge énergétique
Les procédures de diagnostic du constructeur
Les essais de capacité en atelier
La mesure de l’énergie sur un intervalle de SOC connu
L’analyse de l’écart de tension et de la résistance des cellules
L’analyse télématique à long terme

État de santé indiqué par le BMS

Le BMS estime l’état de santé de la batterie à partir de données telles que :

L’énergie cumulée
L’intégration du courant
Le comportement de la tension
La résistance interne
Le déséquilibre des cellules
L’historique des températures
L’historique de recharge
L’âge de la batterie

Un pourcentage de SOH affiché peut représenter la rétention de capacité, la puissance disponible ou une combinaison propre au constructeur.

Les valeurs de SOH de différents constructeurs ne sont pas nécessairement comparables, car elles peuvent utiliser différents :

Capacités de référence
Marges
Corrections de température
Méthodes d’essai
Modèles d’estimation
Définitions de l’état « neuf »

Essai énergétique contrôlé

Un essai contrôlé de capacité mesure l’énergie fournie sur une fenêtre de SOC définie, dans des conditions connues.

Pour permettre une comparaison utile, l’essai doit tenir compte :

De la température de la batterie
Du SOC initial et final
De la consommation des auxiliaires du véhicule
Des pertes de charge et de décharge
De l’étalonnage du BMS
Du caractère brut ou utilisable de la capacité de référence
Des marges de la batterie

Un essai en atelier ou intégré par le constructeur est généralement plus fiable qu’une tentative de déduire la dégradation à partir d’une seule facture de recharge.

Test d’état de santé de la batterie Tesla

Les véhicules Tesla compatibles proposent un test intégré d’état de santé de la batterie.

Tesla indique que le véhicule doit être branché sur un chargeur en courant alternatif et que le processus peut durer jusqu’à 24 heures. Le test peut décharger la batterie à 0%, puis indique sa rétention d’énergie par rapport à l’état neuf. Tesla précise aussi que l’autonomie affichée peut être recalibrée par la suite. (Tesla)

Tesla recommande de n’exécuter ce test que lorsqu’il existe un doute sur la rétention d’énergie de la batterie.

Ce type de procédure contrôlée est fondamentalement différent de la comparaison de l’autonomie affichée à 100% à deux dates distinctes.

Pourquoi l’autonomie affichée est un mauvais test de santé

L’autonomie affichée après une charge complète peut changer en raison :

De la consommation d’énergie récente
De la température
De mises à jour logicielles
De l’étalonnage du BMS
De la configuration des roues et des pneus
Du mode de conduite
De modifications des valeurs de certification
De la dégradation de la batterie

Certains véhicules affichent une autonomie nominale fixe dérivée du SOC, tandis que d’autres utilisent une prévision fondée sur la conduite récente.

Une valeur plus faible au tableau de bord ne suffit donc pas à diagnostiquer une dégradation de la batterie.

Données réelles sur la dégradation des batteries

Les grands ensembles de données de flotte donnent une vision utile du vieillissement réel, mais doivent être interprétés avec prudence.

Publication Geotab 2026

La publication actualisée de Geotab en 2026 repose sur l’analyse de plus de 22,700 unités électriques correspondant à 21 appellations de modèles anonymisées.

Elle indique :

Moyenne de tous les véhicules analysés : 2,3% par an
Voitures particulières légères : 2,0% par an
Véhicules polyvalents, y compris les utilitaires : 2,7% par an
Modèles stables repris de l’analyse précédente : 1,4% par an en moyenne
Pénalité des climats chauds : environ 0,4 point de pourcentage par an
Cohorte utilisant fréquemment la recharge continue à forte puissance : 3,0% par an
Cohorte utilisant peu la recharge continue : 1,5% par an (Geotab)

L’analyse précédente de Geotab indiquait 1,8% par an. La hausse à 2,3% ne prouve pas que les batteries récentes sont moins bonnes. Geotab l’attribue aux différences de parc automobile, à une utilisation plus intensive, à des recharges plus puissantes et à une proportion accrue de véhicules récents encore dans leur phase de baisse initiale. (Geotab)

Les limites sont importantes :

Les modèles de véhicules sont anonymisés
Les usages de flotte influencent fortement les données
La chimie de la batterie n’est pas isolée
La conception thermique et la taille de la batterie diffèrent
Les taux annuels sont des moyennes de cohortes
Les chiffres ne doivent pas être extrapolés en ligne droite

L’étude est surtout utile pour dégager des tendances, et non pour prévoir l’état de santé exact d’une voiture.

Données de flotte Tesla

Le rapport d’impact 2023 de Tesla indique que les batteries des Model 3 ainsi que des Model Y avaient perdu en moyenne environ 15% de leur capacité d’origine après 200,000 miles.

Il s’agit de données de flotte communiquées par le constructeur, et non d’une étude indépendante contrôlée. Tesla précise également que le kilométrage n’est qu’un facteur parmi d’autres et que l’âge de la batterie influe sur sa rétention. (Tesla)

Ces données restent utiles, car elles couvrent des véhicules de série ayant parcouru de nombreux kilomètres. Il ne faut pas supposer qu’elles représentent toutes les chimies de batterie, usines, années-modèles, conditions climatiques ou habitudes d’utilisation.

Ce que signifie la dégradation pour l’acheteur d’un véhicule électrique d’occasion

L’état de santé de la batterie est l’une des caractéristiques les plus importantes d’un véhicule électrique ancien, mais il ne doit pas être jugé uniquement d’après l’âge ou le kilométrage.

Les informations utiles comprennent :

La capacité utilisable restante
Un test de SOH du constructeur ou indépendant
L’écart de tension entre cellules
L’évolution de la résistance interne
La courbe de recharge
Les avertissements concernant la batterie et la chaîne de traction
L’historique de garantie
L’historique des réparations ou remplacements de modules
L’historique climatique et d’utilisation
La capacité de la voiture à préconditionner et refroidir correctement la batterie

Un véhicule très kilométré doté d’une bonne gestion thermique et dont la batterie a été modérément sollicitée peut avoir un pack en meilleur état qu’un véhicule moins kilométré stocké à SOC élevé dans un climat chaud.

Questions utiles à poser

La batterie a-t-elle fait l’objet d’un test de santé documenté ?
Le test repose-t-il sur une énergie mesurée ou uniquement sur une estimation du BMS ?
Le véhicule atteint-il encore sa puissance de recharge attendue lorsqu’il est correctement préparé ?
Observe-t-on des écarts inhabituels de tension entre les cellules ?
Le pack ou un module a-t-il été réparé ?
La garantie est-elle transférée au propriétaire suivant ?
Quel seuil de capacité la garantie utilise-t-elle ?
La capacité indiquée est-elle brute, utilisable ou actuellement mesurée ?

Un certificat transparent sur l’état de santé de la batterie est bien plus utile qu’une photo du tableau de bord montrant une autonomie estimée.

Ce que les conducteurs peuvent faire

La dégradation de la batterie ne peut pas être arrêtée, mais les contraintes inutiles peuvent être réduites.

Les bonnes pratiques comprennent :

Suivre les consignes de recharge propres au véhicule
Éviter de laisser longtemps la batterie presque pleine lorsque cette autonomie n’est pas nécessaire
Éviter de stocker le véhicule avec une batterie presque vide
Préconditionner avant une recharge à forte puissance par temps froid
Utiliser la recharge rapide en courant continu lorsqu’elle apporte un avantage pratique
Préférer la recharge en courant alternatif ou de puissance inférieure lorsque la voiture doit déjà rester stationnée pendant plusieurs heures
Éviter autant que possible une exposition prolongée et inutile à la chaleur
Laisser la batterie à un SOC modéré pendant un stockage prolongé
Maintenir à jour les logiciels de gestion thermique et de recharge
Ne pas s’inquiéter outre mesure de charges complètes occasionnelles ou des recharges rapides normales lors de longs trajets

Les propriétaires doivent utiliser la batterie pour que le véhicule leur soit utile. Éviter tout SOC élevé, toute décharge profonde ou toute recharge rapide peut causer plus de désagréments que de gains significatifs pour la durée de vie de la batterie.

Pour des conseils pratiques d’utilisation, consultez Comment prolonger la durée de vie de la batterie d’un véhicule électrique.

L’essentiel

La dégradation des batteries de véhicules électriques résulte de l’interaction entre le temps, la température, l’état de charge, l’énergie cumulée et la conception de la batterie.

Les distinctions les plus importantes sont les suivantes :

Une perte temporaire d’autonomie n’est pas nécessairement une dégradation
La perte de capacité et la perte de puissance sont différentes
Le vieillissement calendaire et le vieillissement cyclique se chevauchent
Une température élevée constitue une contrainte majeure à long terme
Le froid est particulièrement important pendant la recharge
La recharge continue fréquente à forte puissance est associée à une dégradation plus rapide, mais reste un usage normal d’un véhicule électrique
Le temps passé à des SOC extrêmes compte davantage que le fait d’y passer occasionnellement
Le vieillissement d’une batterie est rarement parfaitement linéaire
La dégradation n’est pas synonyme de panne d’un composant
L’autonomie du tableau de bord n’est pas un test de santé de la batterie

Les batteries modernes de véhicules électriques se révèlent généralement durables, mais aucun pourcentage unique ne peut décrire tous les véhicules. La chimie, le refroidissement, la conception des cellules, l’étalonnage du BMS, le climat et le profil d’utilisation déterminent la manière dont chaque pack vieillit.

Pour les seuils de garantie et les possibilités après l’utilisation dans le véhicule, consultez Garantie de la batterie d’un véhicule électrique et Cycle de vie, réparation, seconde vie et recyclage des batteries de véhicules électriques.