Une analyse à grande échelle de véhicules réels récemment publiée par Geotab, une société d'information géographique et d'Internet des véhicules, montre que le recours fréquent à des piles de recharge ultra-rapides d'une puissance supérieure à 100 kilowatts doublera presque le taux de vieillissement des batteries des véhicules électriques. L'étude, qui portait sur 21 modèles et plus de 22 700 véhicules électriques, a établi une corrélation directe entre les habitudes de recharge et l'état de la batterie à partir des données d'utilisation à long terme.
Dans l’ensemble, une voiture électrique typique perd environ 2,3 % de la capacité utilisable de sa batterie par an. Cependant, dans les véhicules qui dépendent fortement de la recharge ultra-rapide CC, l’atténuation annuelle moyenne de la capacité peut atteindre environ 2,5 %. Si un même modèle n’utilise qu’occasionnellement la recharge rapide et utilise principalement la recharge secondaire domestique (niveau 2), le taux d’atténuation est plus proche de 1,5 % par an. Geotab souligne qu'une ligne de démarcation clé est que si plus de 12 % des recharges ont lieu sur des sites à haute puissance supérieure à 100 kilowatts, la courbe de vieillissement de la batterie s'accentuera considérablement.
La raison pour laquelle 100 kilowatts est utilisée comme « ligne d'avertissement » est qu'au-dessus de ce niveau de puissance, le processus de charge n'est plus seulement « rapide » pour les cellules de la batterie, mais est nettement plus agressif sur le plan électrochimique. Le « pompage » forcé des électrons à une telle puissance aggravera le phénomène dit de « placage de lithium » : une partie du lithium se dépose sur la surface de l'électrode négative sous forme de métal au lieu de se diffuser uniformément à l'intérieur de l'électrode sous forme d'ions. Au fil du temps, cela réduit le nombre d’ions lithium disponibles pour les réactions, ce qui équivaut à comprimer structurellement la capacité disponible de la batterie.
Ce mécanisme aura un impact sur les deux systèmes de batteries électriques actuels : le lithium fer phosphate (LFP) et le lithium ternaire (NMC). Cependant, les données de Geotab montrent que la tolérance globale du LFP sous pression de charge ultra-rapide est meilleure. Cependant, quel que soit le système chimique cellulaire utilisé, des charges fréquentes à haute puissance accéléreront la batterie dans un canal de déclin de capacité.
L’environnement climatique s’est avéré être une autre variable qui ne peut être ignorée. Dans les zones où les températures moyennes sont supérieures à 77 degrés Fahrenheit (environ 25 degrés Celsius), la dégradation supplémentaire de la batterie peut ajouter environ 0,4 point de pourcentage par an. Tenter une charge rapide en dessous du point de congélation peut causer des dommages permanents à la structure cellulaire, c'est pourquoi la plupart des véhicules électriques sont désormais équipés en standard de systèmes de préchauffage et de contrôle de la température de la batterie pour ajuster la batterie à une fenêtre de température plus sûre et plus conviviale avant la recharge.
En ce qui concerne la tendance à long terme, les données longitudinales de Geotab montrent également une courbe « rapide d'abord, puis stable ». De nombreuses batteries de véhicules électriques connaîtront une baisse de capacité relativement évidente au cours des premières étapes d'utilisation, puis l'atténuation annuelle moyenne tend à se stabiliser autour de 1,4 %. Cela montre de côté que le système de gestion de la batterie (BMS) joue globalement le rôle qui lui revient en termes d'autonomie de charge et de décharge, de gestion thermique et d'équilibrage des cellules.
Le comportement des utilisateurs reste une variable importante pour déterminer la durée de vie de la batterie. Des recherches ont montré que les batteries qui laissent souvent leur charge en dessous de 20 % pendant de longues périodes, ou qui sont habituellement chargées et restent au-dessus de 80 %, se dégradent généralement plus rapidement. Cela fournit un support de données plus spécifique pour la recommandation maintes fois soulignée par l'industrie "d'essayer d'utiliser la batterie dans la plage de puissance moyenne".
Les types de véhicules et les scénarios d’utilisation creusent également l’écart. Parmi les modèles tels que les véhicules polyvalents et les camions de livraison, en raison de charges plus lourdes et de conditions de travail plus intenses tout au long de l'année, leur atténuation annuelle moyenne de capacité est d'environ 2,7 %, ce qui est nettement supérieur au niveau d'environ 2 % des voitures particulières ordinaires. Mais qu’il s’agisse d’une voiture familiale ou d’un véhicule utilitaire, une conclusion simple s’applique à toutes les catégories : plus la charge est rapide et plus l’environnement est chaud, plus la batterie « abandonne » de capacité à long terme.
Il convient de noter que cette analyse ne vise pas à dissuader entièrement les propriétaires de voitures d’utiliser les réseaux de recharge à haut débit. Pour les déplacements longue distance, la commodité de faire le plein d'énergie et de reprendre la route en 20 à 30 minutes reste l'un des fondements de la mise en place du modèle de déplacement électrique. Le signal que l’étude veut transmettre est que cette commodité a un coût quantifiable sur la durée de vie. Une retenue modérée, réduisant les charges ultra-rapides inutiles, évitant les charges à haute puissance à des températures extrêmes et laissant davantage de réapprovisionnement énergétique quotidien aux méthodes de puissance moyenne et faible suffisent pour obtenir une marge plus saine pour la batterie pendant de nombreuses années d'utilisation du véhicule.