Combien de lithium contient la batterie d’une voiture électrique ?

La batterie est, de loin, le composant qui influence le plus le prix, l’autonomie, le poids et une grande partie de l’impact industriel d’une voiture électrique. Cependant, lorsqu’on parle des matériaux nécessaires à sa fabrication, on trouve souvent des chiffres qui peuvent prêter à confusion : des tonnes de lithium nécessaires pour produire des véhicules, des dizaines de kilos de carbonate de lithium par batterie, ou des références générales à des métaux tels que le nickel, le cobalt, le manganèse ou le fer.

En réalité, une voiture électrique conventionnelle ne contient pas des dizaines de kilos de lithium pur. Une batterie d’environ 60 kWh peut contenir approximativement entre 5 et 6 kilos de lithium élémentaire, bien que cette quantité varie en fonction de la chimie utilisée, de la capacité de la batterie et de l’évolution technologique des cellules elles-mêmes.

Pour comprendre d’où provient ce chiffre, il faut d’abord savoir quel type de batteries sont utilisées actuellement dans les voitures électriques, car sous le terme générique de « batterie à ions de lithium » existent des compositions assez différentes.

Presque tous utilisent du lithium, mais pas tous utilisent les mêmes matériaux

La grande majorité des voitures électriques actuelles emploient des batteries à ions de lithium. Cela ne signifie cependant pas qu’elles soient toutes identiques. La principale différence réside dans les matériaux utilisés essentiellement au cathode des cellules, l’un des éléments qui détermine la quantité d’énergie que la batterie peut stocker, le coût de sa fabrication ou les matières premières dont elle a besoin.

Pendant des années, les batteries connues sous le nom de NMC ont occupé une place prépondérante. Leurs initiales désignent le nickel, le manganèse et le cobalt qui font partie de leur cathode avec du lithium. Il existe également des batteries appelées NCA, utilisées surtout par certains fabricants au cours des premières années de développement des voitures électriques, et qui reposent sur le nickel, le cobalt et l’aluminium.

Ces technologies chimiques présentent un avantage majeur : elles permettent de stocker une grande quantité d’énergie avec un poids et un volume relativement faibles. C’est ce qui les rend particulièrement attrayantes pour les voitures nécessitant une grande autonomie sans devoir installer des batteries excessivement grandes et lourdes.

L’évolution au sein de cette famille a également visé à réduire progressivement la quantité de cobalt. Les différentes générations de NMC ont augmenté la proportion de nickel tout en diminuant l’utilisation d’autres matériaux, précisément parce que le cobalt a traditionnellement été l’un des composants les plus chers et les plus problématiques de leur chaîne d’approvisionnement.

Mais au cours des dernières années, un autre changement encore plus important s’est produit.

Les batteries LFP ont modifié l’équilibre du marché

Les batteries au phosphate de fer et de lithium, connues sous le nom de LFP, appartiennent également à la famille des batteries au lithium-ion, mais elles se passent du nickel et du cobalt utilisés par d’autres chimies. Elles recourent plutôt principalement au fer et au phosphate, deux matériaux abondants et relativement économiques.

En même temps, les LFP offrent des avantages importants en termes de coût, de durée de vie et de stabilité thermique. La combinaison de ces facteurs explique pourquoi elles sont passées d’une solution réservée principalement aux véhicules économiques pour s’étendre progressivement à un nombre croissant de modèles.

Le changement a été particulièrement rapide en Chine. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), en 2025, les batteries LFP représentaient déjà plus de 55 % de la capacité totale des batteries installées dans les véhicules électriques à l’échelle mondiale, contre moins de la moitié un an auparavant. En Europe, leur utilisation reste bien plus faible, un peu plus de 10 % de la demande en 2025.

Il existe également une raison économique très importante derrière cette expansion. L’AIE estime que, en 2025, les packs LFP coûtaient en moyenne plus de 40 % moins cher par kWh que leurs équivalents NMC, bien que cette différence dépende en partie des applications et des marchés dans lesquels chaque technologie est utilisée.

Ainsi, l’un des grands mouvements que connaît actuellement l’industrie des batteries ne consiste pas à abandonner le lithium, mais plutôt à réduire l’utilisation du nickel et surtout du cobalt, les remplaçant, lorsque les caractéristiques du véhicule le permettent, par du fer et du phosphate.

Alors, combien de lithium une batterie a-t-elle vraiment besoin ?

C’est là qu’apparaît l’une des questions les plus intéressantes. Bien que les batteries LFP éliminent complètement le nickel et le cobalt de leur cathode, elles continuent d’avoir besoin de lithium, et la différence par rapport à certaines chimies NMC modernes n’est pas aussi grande qu’on pourrait le penser.

Les calculs effectués par le International Council on Clean Transportation (ICCT) estiment qu’il y a environ 0,08 kg de lithium par kWh de capacité dans une batterie LFP, tandis que les batteries NMC modernes ont une teneur d’environ 0,09 à 0,10 kg/kWh, en fonction de leur composition.

En appliquant ces valeurs aux batteries couramment utilisées dans les voitures électriques, on peut obtenir une estimation approximative :

Capacité de la batterie

LFP

NMC moderne

40 kWh

environ 3,2 kg

environ 3,6 à 4 kg

60 kWh

environ 4,8 kg

environ 5,4 à 6 kg

80 kWh

environ 6,4 kg

environ 7,2 à 8 kg

100 kWh

environ 8 kg

environ 9 à 10 kg

Ces quantités ne sont pas exactes et applicables à tous les modèles, car la composition spécifique des cellules ainsi que leur densité énergétique varient d’un fabricant à l’autre et d’une génération à l’autre. Elles servent cependant à déterminer correctement la quantité de lithium dont il s’agit.

Une voiture électrique dotée d’une batterie de 60 kWh n’a pas besoin de 20 ou 30 kilos de lithium élémentaire. La quantité habituelle se situe plutôt autour de cinq à six kilos.

Pourquoi alors apparaissent-elles des chiffres bien plus élevés lorsqu’on parle de lithium ?

Une partie de la confusion provient de l’utilisation indifférenciée de concepts différents. Le lithium n’est pas introduit dans une batterie sous forme de plusieurs kilos de métal pur extrait directement d’une mine, mais en tant que composant de différents composés chimiques utilisés lors de la fabrication de ses matériaux actifs.

Pour cette raison, l’industrie minière utilise fréquemment des unités telles que le carbonate de lithium équivalent ou LCE, qui permettent de comparer différents composés et méthodes de production. La quantité de carbonate de lithium nécessaire pour obtenir une certaine quantité de lithium élémentaire est considérablement supérieure au poids du lithium lui-même.

Ainsi, lorsque une estimation indique que une voiture électrique contient plusieurs dizaines de kilos de « lithium », il est essentiel de vérifier précisément ce qui est mesuré. Il peut s’agir du carbonate de lithium équivalent, d’un autre composé ou d’une matière première traitée, et non de la quantité de lithium élémentaire que contient finalement la batterie.

Cette différence explique en grande partie les chiffres apparemment contradictoires que l’on peut trouver en comparant différentes études.

Remplacer le NMC par le LFP réduit à peine les besoins en lithium

La comparaison entre ces deux technologies permet de comprendre un autre aspect important de la transition que connaît l’industrie. Remplacer les batteries NMC par des LFP peut réduire de manière significative la consommation de nickel et de cobalt, mais son effet sur la demande de lithium est relativement faible.

L’ICCT estime qu’un scénario où les batteries LFP seraient beaucoup plus répandues réduirait la demande mondiale de lithium de seulement 2 % en 2030 et de 1 % en 2040 par rapport à son scénario de référence. La raison en est que les batteries LFP nécessitent environ 0,08 kg de lithium par kWh, contre environ 0,09 à 0,10 kg pour les NMC étudiées.

La différence serait bien plus importante pour d’autres matériaux. Ce même scénario réduirait considérablement les besoins en nickel et en cobalt, car aucun des deux ne fait partie du cathode d’une batterie LFP.

Cela permet de mieux comprendre la direction que prend actuellement l’industrie : les batteries changent de matériaux, mais le lithium reste l’élément commun des technologies qui dominent aujourd’hui les voitures électriques.

La prochaine étape pourrait être une batterie qui n’aurait plus besoin de lithium

Pour éliminer réellement le lithium, il faut changer de famille chimique. L’une des technologies qui progressent le plus dans ce sens est la batterie à ions de sodium, dont le fonctionnement présente des similitudes avec celui des batteries au lithium, mais qui remplace cet élément par du sodium.

Son principal atout n’est pas seulement économique. Le sodium est extrêmement abondant et permettrait de diversifier une chaîne d’approvisionnement actuellement très concentrée autour du lithium, en plus de présenter certains avantages de fonctionnement à basse température.

La technologie a déjà dépassé la phase purement expérimentale. Des fabricants tels que CATL et BYD augmentent leur production, et les premiers véhicules équipés de batteries au sodium commencent à arriver sur le marché. Cependant, on observe encore une différence significative en termes de densité énergétique par rapport aux technologies au lithium les plus avancées.

Cela signifie que pour stocker la même quantité d’énergie, il peut encore être nécessaire d’utiliser une batterie plus grande ou plus lourde, ce qui représente un inconvénient particulièrement important pour les véhicules nécessitant une grande autonomie.

Pour cette raison, leurs premières applications peuvent se concentrer sur de petites voitures, des véhicules commerciaux urbains, des véhicules à deux ou trois roues ou des systèmes de stockage stationnaires, où le poids et le volume ont moins d’importance. On explore également des batteries combinant des cellules au sodium et au lithium afin de tirer parti des avantages des deux technologies.

Les batteries à état solide ne signifient pas nécessairement abandonner le lithium

Il existe une autre technologie qui apparaît fréquemment lorsqu’on parle des batteries du futur : les soi-disant batteries à état solide. Il convient de la distinguer de la transition vers le sodium, car elles ne répondent pas exactement au même problème.

L’objectif est d’obtenir des batteries à plus grande densité énergétique, de meilleures performances et potentiellement une sécurité accrue, mais des difficultés industrielles importantes persistent encore. Bien que des cellules destinées à des essais soient déjà fabriquées et que des solutions semi-solides soient commercialisées, les batteries entièrement solides doivent encore prouver qu’elles peuvent être produites de manière compétitive et à grande échelle.

Ainsi, parler d’état solide ne revient pas à parler d’une batterie sans lithium. Il s’agit de deux évolutions distinctes : l’une vise à modifier fondamentalement la manière dont la cellule est conçue et fonctionne ; l’autre, comme c’est le cas pour le sodium, peut remplacer l’un de ses matériaux de base.

Le lithium restera essentiel, même si les batteries deviennent de plus en plus différentes

L’évolution des batteries pour voitures électriques ne suit pas une seule direction. Au cours des premières années de développement du marché, on a donné la priorité à l’obtention d’une autonomie maximale grâce à des chimies ayant une forte densité énergétique, comme le NMC ou le NCA. Aujourd’hui, à mesure que le volume de production augmente, le coût, la disponibilité des matières premières et la sécurité d’approvisionnement prennent de plus en plus d’importance.

Cela explique la croissance extraordinaire des batteries LFP. Leur développement permet d’éviter l’utilisation du nickel et du cobalt au profit de matériaux plus abondants tels que le fer et le phosphore, bien que le lithium reste indispensable.

Les batteries au sodium représentent une approche différente, car elles peuvent éliminer complètement le besoin de lithium, mais elles doivent encore surmonter leur moindre densité énergétique et développer une chaîne industrielle comparable à celle que les batteries au lithium ont construite au cours de décennies.

Pendant ce temps, la quantité de lithium contenue réellement dans une voiture électrique reste nettement inférieure à ce que peuvent laisser penser certaines valeurs fréquemment citées. Dans une batterie de 60 à 80 kWh, on parle d’environ cinq à huit kilos de lithium élémentaire, suffisants pour stocker l’énergie nécessaire au déplacement d’une voiture sur des centaines de kilomètres et pouvant être utilisés encore et encore pendant des milliers de cycles de charge et de décharge.