Les batteries Lithium Fer Phosphate (LFP) font partie de la grande famille des batteries Lithium-Ion (dites Li-Ion). Ces batteries rechargeables fonctionnent ainsi sur le principe de l'échange réversible des ions lithium (Li+) entre une anode (électrode négative) et une cathode (électrode positive).
Dans les batteries Lithium Fer Phosphate, la cathode est constituée d'un phosphate de fer lithié. On parle aussi d'accumulateurs LiFe ou LiFePO4, en référence aux 3 composants utilisés : le lithium (Li), le fer (Fe) et le Phosphate (P).
Ne dégageant pas d'oxygène ou de manganèse, les cathodes au Lithium Fer Phosphate sont plus stables chimiquement que d'autres technologies Li-Ion comme les batteries aux oxydes de cobalt. Les batteries LiFe sont donc moins sujettes aux incendies et explosions, et par conséquent plus sures à utiliser.
Avec ce type de batterie, le nombre de cycles possibles est également plus élevé. En effet, la stabilité de l'électrode positive permet d'allonger leur durée de vie et d'économiser jusqu'à 30 % d'énergie par rapport aux autres batteries au Lithium-ion.
En termes de coûts, les batteries LFP ne sont pas les moins chères du marché. Mais à performances égales, elles offrent un très bon rapport qualité/prix compte tenu de leur longévité.
Le gros inconvénient des batteries LFP est leur moindre densité d’énergie massique par rapport aux technologies basées sur l’utilisation du cobalt.
Dans le vaste champ des batteries au lithium ionique, les batteries Lithium Fer Phosphate se démarquent par leur technologie sans cobalt. Compte tenu de la toxicité de ce composant et ses oxydes, c’est un atout de taille sur le plan écologique.
Offrant une densité massique inférieure aux technologies intégrant des oxydes de cobalt, ce type de batterie Li-Ion suffit à remplacer les anciennes batteries au plomb servant au démarrage des moteur à combustion interne sur les véhicules thermiques.
Les batteries lithium Fer Phosphate conviennent également à de nombreuses autres applications nomades :
· pour stocker et exploiter une énergie solaire ou éolienne en sites isolés ;
· pour l’alimentation de stands dans le domaine événementiel, à des fins d’éclairage ou de sonorisation ;
· pour la motorisation de véhicules légers en petite mobilité tels des motos, trottinettes ou vélos électriques...
Leur très grande stabilité et leur durabilité dans le temps grâce à un nombre de charges/décharges élevé en fait une batterie très fiable sur le long terme.
La densité d’énergie massique des batteries lithium fer phosphate (LFP) était de 90 à 120 Wh/kg en 2017.
À titre comparatif, la densité massique affichée la même année était :
· de 200 à 260 Wh/kg pour les batteries de type NCA (Nickel-Cobalt-Aluminium) ;
· de 150 à 200 Wh/kg pour les batteries de type LCO (Dioxyde de cobalt -Lithium) ou NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt).
Grâce aux progrès réalisés avec cette technologie, la densité d’énergie massique des batteries LFP était estimée à 200 Wh/kg en 2020. Ce qui a poussé le constructeur Tesla (en juin 2020) à miser sur la technologie LFP pour équiper ses futurs Model 3. Ces batteries lithium fer phosphate seront fabriquées par l’entreprise chinoise CATL.
Le nombre de cycles d’une batterie Lithium Fer Phosphate peut aller de 3000 à plus de 10 000 selon les conditions d’utilisation (profondeur de décharge, température ambiante…), avec une durée de vie moyenne d’environ 7 ans.
De par leur dangerosité moindre, les restrictions en matière de transport et de stockage sont beaucoup moins nombreuses pour les batteries Lithium Fer Phosphate que pour les batteries au lithium-cobalt.