La batterie reste le principal point d'achoppement du véhicule électrique. Outre son coût et son poids, elle pèche par sa durée de vie : ses performances se réduisent parfois drastiquement au fur et à mesure qu'elle vieillit. Le vieillissement dû aux cycles de charge et décharge de la batterie est connu, et notamment le fait que les charges rapides l'usent prématurément. En revanche, on sait moins que la batterie perd de son efficacité même lorsqu'elle n'est pas utilisée : c'est le « vieillissement calendaire », qui dépend de manière cruciale des conditions de stockage du véhicule électrique. D'où l'intérêt de l'étude réalisée dans le cadre du réseau Simcal, regroupant le CEA, EDF, l'Ifpen, PSA, Renault et bien d'autres, afin d'analyser et de prédire la perte de capacité des batteries à lithium-ion et LiMH lorsqu'elles ne sont pas utilisées. « Les batteries à lithium-ion vieillissent d'autant plus vite que leur température de stockage est élevée, et que leur état de charge est haut, indique Arnaud Delaille, responsable de ce projet au Commissariat à l'énergie atomique (CEA). Ces conditions de stockage jouent très fortement : nous avons montré que, lorsque la température était inférieure à 25 °C et l'état de charge bas, les pertes de performance étaient inférieures à 1 % sur toute la durée du projet, soit quatre ans. À l'inverse, dans les pires conditions considérées, c'est-à-dire 60 °C sous le capot – une condition réaliste pour les constructeurs automobiles – les pertes peuvent atteindre 20 % en trois mois ! » Or, avec des performances réduites de 20 %, une batterie automobile est considérée comme en fin de vie. Du côté des batteries à NiMH, l'enjeu est différent : elles perdent peu leurs capacités en vieillissant. En revanche, elles connaissent des taux d'auto décharge parfois élevées, un inconvénient pour les utilisateurs irréguliers, qui risquent de retrouver leur voiture déchargée au moment où ils souhaitent l'utiliser. Et là aussi, lorsque les conditions sont mauvaises, on peut arriver en moins de trois mois à un sur la gestion de la batterie, propose Arnaud Delaille. Par exemple, avec un régulateur de la température de la batterie ou un indicateur d'état de charge, qui peut déclencher ou au contraire retarder la recharge. L'autre piste est de travailler sur les électrodes et l'électrolyte de la batterie, et trouver des matériaux pour lesquels ce phénomène de passivation est plus lent. Mais ce sont des travaux à mener sur le long terme. Nous pouvons aussi imaginer des « A 60 °C sous le capot, les pertes peuvent atteindre 20 % en trois mois ! » niveau de charge qui dégrade la batterie. En effet, lorsqu'elles sont trop déchargées, ces technologies s'abîment irréversiblement. Les chercheurs se sont intéressés aux mécanismes de dégradation de la batterie. Ils ont découvert avec surprise que les électrodes ne s'abîmaient pas, même dans les conditions sévères. En revanche, ils ont observé la formation de « films de passivation », c'est-à-dire des couches fines formées d'un mélange de solvant et de lithium, qui se créent à l'interface entre les électrodes et l'électrolyte. C'est ce film qui entrave les réactions chimiques en cours dans la batterie, donc dégrade ses performances. Ce vieillissement calendaire se combine au vieillissement lié aux charges et décharges, selon des synergies complexes et encore mal connues des scientifiques. Heureusement, des pistes d'amélioration existent. « Nous pouvons jouer solutions pour rompre ce film de passivation. » Ces questions de vieillissement des batteries sont d'autant plus cruciales pour les constructeurs que, dans certains cas, c'est tout leur modèle économique qui peut être remis en cause. Ainsi, Renault prévoit de louer les batteries de ses véhicules électriques. Si celles-ci durent un an de plus ou de moins, la rentabilité est totalement différente. Le problème s'est déjà posé aux États-Unis : Nissan a subi un procès parce que la durée de vie de ses batteries était inférieure à celle annoncée. Les études ont prouvé que cette usure prématurée était due au vieillissement calendaire, dans un État, le Nebraska, particulièrement chaud. Depuis, Nissan a mis en place un système de préservation de la batterie, limitant notamment la charge à 80 % de la charge