Petite batterie LFP ou grosse batterie NMC, laquelle choisir ? L'exemple du Kia EV2

Les batteries LFP se multiplient sur les voitures électriques abordables, tandis que les versions à grande autonomie restent souvent fidèles à la technologie NMC. Mais quelles différences à l’usage et laquelle faut-il privilégier ? Le Kia EV2, qui propose les deux, constitue un premier cas d’école à étudier.

Choisir entre plusieurs batteries proposées pour une même voiture électrique revenait généralement à simplement arbitrer entre autonomie, recharge et performances ramenées au prix, avec un postulat simple : plus c’est cher, plus c’est puissant, plus ça va loin et plus ça recharge vite. Mais les règles changent avec l’arrivée des batteries LFP. Ces dernières sont de plus en plus préférées par les constructeurs pour les « petits » modèles tandis que les gros conservent les NMC. C’est vrai pour le Kia EV2 qui nous sert d’exemple aujourd’hui, mais c’est aussi le cas sur toute une nouvelle génération de modèles du groupe Volkswagen, comme l’ID.Polo, le Skoda Epiq ou encore la Cupra Raval, ainsi que bientôt chez Renault, R5, Mégane et Scenic en tête. Et cela rend l’équation un peu plus complexe.

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Prenons notre petit SUV électrique coréen qui propose donc deux capacités, 42,2 et 61 kWh, mais avec donc deux chimies différentes. La petite batterie est de type LFP (lithium-fer-phosphate), tandis que la grande utilise une chimie NMC (nickel-manganèse-cobalt). Et en examinant leurs caractéristiques techniques, on découvre quelques résultats contre-intuitifs : la petite batterie est associée au moteur le plus puissant et affiche la tension la plus élevée ainsi qu’un pic de recharge supérieur. À l’inverse, la grande batterie stocke près de 45 % d’énergie supplémentaire pour seulement quelques kilos de plus.

Alors, laquelle faut-il choisir ?

317 ou 453 km : l’autonomie fait évidemment la différence

Commençons par le plus simple. Avec ses 42,2 kWh, la batterie LFP permet à l’EV2 d’annoncer jusqu’à 317 km d’autonomie WLTP selon la configuration. Avec la NMC de 61 kWh, l’autonomie maximale grimpe à 453 km. L’écart atteint donc 136 km, soit environ 43 % d’autonomie supplémentaire.

Pour une voiture essentiellement destinée aux trajets quotidiens, les quelque 300 km de la petite batterie pourront largement suffire à de nombreux automobilistes, surtout avec une possibilité de recharge à domicile. Pour faire de l’EV2 la voiture principale du foyer et multiplier les longs trajets, les 61 kWh deviennent évidemment beaucoup plus intéressants.

Jusqu’ici, petite capacité donc petite autonomie, grosse capacité donc grosse autonomie, on est sur du classique. Mais c’est là que ça se complique.

Seulement 6 kg d’écart entre les deux batteries !

C’est probablement la caractéristique la plus surprenante des deux packs : la batterie LFP de 42,2 kWh pèse 319 kg, contre 325 kg pour la NMC de 61 kWh. Autrement dit, seulement 6 kg séparent les deux, alors que la seconde embarque 18,8 kWh, soit près de 45 % d’énergie supplémentaire. Cette différence illustre l’un des principaux inconvénients du LFP : sa densité énergétique est généralement inférieure à celle des chimies NMC. À masse ou encombrement comparable, cette dernière permet donc de stocker davantage d’énergie.

Il faut néanmoins éviter de tirer de ces chiffres une comparaison directe de la densité des cellules. Kia communique la masse des packs complets, qui comprennent aussi leur structure, leur système de refroidissement, leur électronique et leurs protections. L’architecture peut être sensiblement différente d’une batterie à l’autre. Mais, pour le conducteur, le constat demeure remarquable : passer de 42,2 à 61 kWh ne pénalise quasiment pas la masse de l’EV2.

Pour le constructeur, il y a un autre bénéfice à avoir une gamme de véhicules sensiblement du même poids : ne pas avoir à adapter les liaisons au sol ou le freinage selon la batterie.

La petite LFP possède aussi ses avantages

Pourquoi Kia utilise-t-il alors du LFP pour sa petite batterie ? Cette chimie possède plusieurs qualités, parmi lesquelles on trouve une bonne stabilité thermique. Elle est par ailleurs réputée pour sa longévité : à caractéristiques comparables, ces cellules supportent souvent plus de cycles complets de charge et de décharge avant de connaître une dégradation importante.

Elles s’accommodent aussi mieux de charges fréquentes à 100 %, ce qui permet de gommer en partie l’écart en matière d’autonomie. Et il est même nécessaire et réclamé régulièrement par l’ordinateur de bord d’effectuer une charge complète pour rééquilibrer les cellules, un tout autre sujet sur lequel Soufyane reviendra bientôt.

Cela ne signifie évidemment pas qu’une batterie NMC ne doit jamais être entièrement rechargée, mais la laisser durablement à un état de charge très élevé est traditionnellement moins favorable à son vieillissement.

Pourquoi la petite batterie donne-t-elle davantage de puissance ?

Autre curiosité : l’EV2 petite batterie est plus puissante que la grande malgré un moteur que l’on peut imaginer identique. La première est associée à une puissance maximale de 107,8 kW (147 ch), contre 99,5 kW (135 ch) avec la NMC. Le couple reste le même à 250 Nm. Résultat, selon les versions, le 0 à 100 km/h réclame environ 8,5 à 8,7 secondes avec la petite batterie et 9,5 à 9,7 secondes avec la grande.

Est-ce que l’on revient ici à des qualités intrinsèques LFP vs NMC ? Oui… Mais non. Certes, la chimie intervient parce qu’elle influence notamment la tension d’une cellule, sa résistance interne, son comportement thermique et le courant qu’elle peut accepter en décharge. Mais il n’existe pas une règle simple selon laquelle « une LFP délivre plus de puissance qu’une NMC » — ni l’inverse. Des études comparant des cellules montrent que les performances de puissance varient fortement avec la cellule choisie et sa conception, au-delà de la seule chimie.

Dans le cas de l’EV2, c’est particulièrement important parce qu’on observe quelque chose d’un peu paradoxal. Une cellule NMC possède normalement une tension nominale supérieure à une cellule LFP — typiquement autour de 3,6-3,7 V contre 3,2-3,3 V. Pourtant, c’est bien le pack LFP complet de l’EV2 qui affiche la tension la plus élevée : 358 V contre 297 V. Cela signifie très probablement que les deux packs n’ont pas la même architecture série/parallèle. Kia doit mettre davantage de cellules LFP en série pour obtenir les 358 V, tandis que l’organisation de la batterie NMC privilégie davantage la capacité en Ah. C’est cohérent avec les valeurs que nous avons :

LFP : 358 V × 118,2 Ah ≈ 42,3 kWh
NMC : 297 V × 206 Ah ≈ 61,2 kWh

Et c’est là que la tension pourrait effectivement intervenir dans les 147 ch contre 135 ch. Pour fournir environ 108 kW sous 358 V, on est grossièrement autour de 301 A. Pour produire ces mêmes 108 kW sous 297 V, il faudrait environ 364 A, soit environ 21 % de courant supplémentaire.

Mais cela ne prouve toujours pas que Kia limite la version NMC à 99,5 kW à cause de ses 297 V. Le pack pourrait parfaitement être conçu pour accepter davantage de courant. La limite peut venir des cellules, du BMS, de l’onduleur, du câblage, de la gestion thermique ou simplement d’un choix de calibration de Kia.

29 contre 30 minutes pour la recharge : comment est-ce possible ?

La recharge rapide apporte un autre résultat qui semble, au premier abord, paradoxal. Kia annonce un passage de 10 à 80 % en 29 minutes avec la petite batterie, contre seulement 30 minutes avec la grande. Une minute de différence alors que cette dernière stocke près de 45 % d’énergie supplémentaire !

La différence de chimie peut également contribuer à expliquer les courbes de recharge différentes des deux batteries, les cellules LFP et NMC ne présentant pas les mêmes caractéristiques électriques et thermiques. Mais cela n’explique pas tout : comme pour la puissance, le type précis de cellules, leur organisation dans le pack, leur refroidissement et la stratégie du BMS sont là aussi déterminants.

Le cas de l’EV2 en est une bonne illustration. La petite LFP atteint un pic légèrement supérieur, 118 kW contre 112 kW pour la NMC. Pourtant, sur un 10-80 %, nos calculs à partir des données Kia donnent une puissance moyenne théorique d’environ 61 kW pour la LFP contre 85 kW pour la NMC. La grande batterie doit donc maintenir une puissance élevée beaucoup plus longtemps. Ce qui compte réellement est donc la courbe de recharge, et par conséquent la puissance moyenne maintenue durant toute la session. On peut l’estimer assez facilement à partir des données officielles. Passer de 10 à 80 % représente 70 % de la capacité de la batterie. Pour la petite LFP :

42,2 × 70 % = 29,5 kWh

Ces 29,5 kWh sont théoriquement récupérés en 29 minutes, ce qui correspond à une puissance moyenne d’environ 61 kW.

Avec la grande NMC :

61 × 70 % = 42,7 kWh

Récupérer cette énergie en 30 minutes correspond à une puissance moyenne d’environ 85 kW. Voilà qui change complètement la lecture des caractéristiques. La grande batterie affiche une puissance moyenne théorique sur le 10-80 % environ 40 % supérieure à celle de la petite. Elle récupère approximativement 13 kWh supplémentaires en seulement une minute de plus.

Attention, ces 61 et 85 kW ne sont pas des mesures réalisées sur une borne, mais des moyennes théoriques calculées à partir des capacités et des temps annoncés par Kia. Les capacités réellement accessibles, les buffers du BMS et les pertes à la recharge empêchent d’y voir des valeurs exactes. Elles illustrent néanmoins parfaitement pourquoi le pic de recharge ne doit jamais être analysé seul. Une batterie capable d’atteindre brièvement une valeur très élevée n’est pas nécessairement celle qui recharge le plus vite. Une puissance moins spectaculaire mais maintenue beaucoup plus longtemps peut produire un meilleur résultat.

Et combien coûte la grosse batterie ?

À capacité énergétique égale, un pack LFP est généralement moins cher à produire qu’un pack NMC. La raison principale vient des matériaux de cathode. Le LFP utilise du fer et du phosphate, abondants et relativement peu coûteux, et on trouve dans les cathodes NMC du nickel, du manganèse et du cobalt, sensiblement plus coûteux et exposés à davantage de volatilité des cours.

C’est d’ailleurs l’une des raisons majeures de l’essor du LFP sur les voitures électriques d’entrée et de milieu de gamme : on sacrifie une partie de la densité énergétique pour diminuer le coût du kWh. Cela permet de proposer une batterie moins chère lorsque la masse et l’encombrement ne sont pas les critères prioritaires.

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Et c’est finalement le chiffre qui pèsera probablement le plus dans la décision. La Kia EV2 démarre à 26 670 € avec la batterie LFP de 42,2 kWh dans la finition Light qui n’existe pas avec la grande batterie. En finition Air, la petite batterie coûte 28 820 €, la grande batterie 33 320 €, soit 4 500 € supplémentaires. En finition Earth, on passe de 31 320 € à 35 320 €. Cette fois, l’écart tombe à 4 000 €. Enfin, la GT-Line à 37 320 € est uniquement disponible avec la batterie de 61 kWh.

Donc, à équipement comparable, il faut essentiellement se demander : est-ce que 136 km d’autonomie maximale supplémentaire justifient pour vous environ 4 000 à 4 500 € ? Et là, la réponse dépend complètement de votre utilisation.

Alors, LFP ou NMC ?

Il n’y a finalement pas de technologie systématiquement supérieure à l’autre. Pour une voiture destinée avant tout aux trajets quotidiens, la batterie LFP a de solides arguments : moins chère, endurante et suffisamment autonome pour la plupart des usages. Le NMC conserve toutefois un avantage décisif lorsqu’il faut embarquer beaucoup d’énergie sans faire exploser la masse et l’encombrement, ce qui le rend particulièrement pertinent pour les versions à grande autonomie.

Le Kia EV2 montre surtout qu’il ne faut pas réduire ce choix à la seule chimie. Architecture du pack, tension, cellules utilisées, gestion thermique ou stratégie de recharge peuvent produire des résultats parfois contre-intuitifs. Ici, la petite LFP est plus puissante et affiche le meilleur pic de recharge, tandis que la grande NMC récupère beaucoup plus d’énergie dans pratiquement le même temps. Au moment de choisir, mieux vaut donc regarder l’usage que l’on fera de la voiture — et l’ensemble de sa fiche technique — plutôt que les trois lettres inscrites après « batterie ».