Que sont les batteries LFP et pourquoi certains véhicules électriques Ford en auront-ils bientôt ?

Ford a annoncé lundi qu'il prévoyait l'installation de batteries au lithium fer phosphate (LFP) dans sa Mustang Mach-E à partir de la fin de l'année civile 2023 et son F-150 Lightning au cours de l'année civile 2024.

Le changement entraînera potentiellement une baisse des prix des véhicules électriques, bien que cela "dépende de ce qui se passe avec le marché", selon Marin Gjaja, directeur de la clientèle de Ford Model E.

L'exécutif a ajouté: "L'intention ici est de les rendre plus abordables et accessibles."

Les véhicules électriques Mach-E Standard Range recevront des cellules LFP plus tard cette année; Les camions F-150 Standard Range les obtiendront au début de l'année prochaine, le changement pouvant avoir lieu un niveau de finition à la fois. Les véhicules à autonomie étendue et tout ce qui est axé sur les performances resteront avec la chimie existante du nickel manganèse cobalt (NMC) qui est utilisée dans ces modèles aujourd'hui.

À partir de 2026, les cellules LFP pour les produits Ford proviendront d'une usine de batteries du Michigan établie avec la technologie du chinois CATL. En attendant, les cellules de ces produits proviendront probablement d'une des usines de CATL en Chine.

Ford comparant les types de batterie NCM et LFP

Avantages de la batterie Ford LFP

Les raisons du passage à la LFP

Dans une présentation lundi, Ford a expliqué certaines des raisons de ce changement. Les batteries LFP ont une durabilité exceptionnelle et peuvent aider à renforcer la chaîne d'approvisionnement tout en utilisant moins de matériaux et de ressources minérales à forte demande et à coût élevé. De plus, ils peuvent être chargés de 0 % à 100 % par jour, ce qui n'est pas recommandé pour les chimies NCM actuellement utilisées dans les F-150 Lightning, Mustang Mach-E et E-Transit si la gamme complète n'est pas nécessaire.

Ford a également noté qu'en raison de ces caractéristiques, les batteries LFP sont également un choix privilégié pour la charge bidirectionnelle, comme cela est déjà proposé avec un système de secours domestique F-150 Lightning.

D'autre part, les cellules LFP sont généralement lentes et plus lentes à se charger rapidement aux températures ambiantes les plus froides. Ils ne sont pas non plus le meilleur choix pour les hautes performances ou la plus longue portée, en partie parce qu'ils ont plus de poids pour la même énergie ; comme Ford l'a souligné dans la stratégie ci-dessous, il ne considère que les batteries LFP comme satisfaisant principalement la flotte et la partie d'entrée de gamme du marché.

Approche multichimique de Ford pour les batteries de véhicules électriques

Un autre type de lithium-ion

En tant que sous-ensemble de la technologie des batteries lithium-ion, les cellules LFP utilisent du phosphate de fer au lithium comme cathode et du graphite comme électrode. Ces cellules sont beaucoup moins sujettes à l'emballement thermique qui pourrait provoquer des incendies ou une dégradation due à une surchauffe ; une gamme de sources suggèrent maintenant également qu'ils durent beaucoup plus longtemps.

Les cellules LFP ne dépendent pas du nickel et du cobalt, deux matériaux coûteux, soumis à des contraintes d'approvisionnement et un grand levier pour la chaîne d'approvisionnement.

Environ un cinquième des véhicules électriques dans le monde sont alimentés par des cellules LFP. La technologie, dirigée par le chinois BYD il y a dix ans, a évolué sous sa dernière forme dans la batterie BYD Blade, tandis que CATL est également un producteur de premier plan.

Ford comparant les facteurs de forme de la batterie, en passant au LFP

Cellules prismatiques Ford-CATL LFP pour Mach-E, F-150 Lightning

Changement de facteur de forme aussi

La chimie de la batterie ne sera pas la seule chose qui change dans les véhicules qui passent au LFP, ont noté les dirigeants de Ford. Le facteur de forme de la batterie sera également entièrement différent. Ces modèles utiliseront des cellules prismatiques par rapport aux cellules de poche utilisées dans les modèles actuels ; ils seront également plus gros, a noté Ford, avec plus du double de la capacité en ampères-heures.

Cela signifie moins de bus entre les cellules elles-mêmes, ce qui aide à atténuer certaines des pertes d'énergie de ces cellules moins denses en énergie, a expliqué Ford.

Ford n'a pas expliqué davantage ce que cela signifie pour l'avenir dans la disposition réelle des packs - ou à quel niveau cela signifie potentiellement sauter des modules ou des packs à l'avenir. CATL, par exemple, a ce qu'il appelle une conception de refroidissement par eau "perturbatrice" qui permet une disposition cellule à pack avec des densités d'énergie impressionnantes pour rivaliser avec celles de ces types de cellules plus chers.

Ford F-150 Lightning 2023

Informé par les données et le coût final

La société a souligné que le passage aux cellules LFP faisait partie d'une décision de diversifier ses offres de batteries pour mieux répondre à l'utilisation des produits et aux besoins des clients.

L'équipe des données sur les véhicules connectés de Ford a étudié des données agrégées et anonymisées sur les véhicules pour comprendre comment ses véhicules électriques sont utilisés. Et à partir de là, il a été constaté que le conducteur moyen de la Mustang Mach-E ne parcourt généralement que 32 miles par jour, avec une distance de trajet moyenne de seulement cinq miles à la fois. De plus, 95 % des clients de Mach-E commencent leurs trajets à des températures ambiantes supérieures au point de congélation.

Il indique qu'il ne dispose pas encore d'une année complète de données sur l'utilisation du F-150 Lightning, mais il a déjà été constaté que 89 % des clients commencent leurs voyages au-dessus du point de congélation.

Ford E-Transit 2022

Ford n'a pas confirmé que les batteries LFP seront également bientôt intégrées dans ses camionnettes de livraison E-Transit, mais comme le montre son propre tableau ci-dessus, les véhicules de la flotte semblent correspondre au profil des modèles qui sont chargés à 100 % par jour.

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