Batterie lithium-ion : où naît son empreinte carbone et comment la réduire
Par Guillaume Pakula · Publié le 9 avril 2026 · Mis à jour le 17 octobre 2026
L'empreinte carbone d'une batterie lithium-ion se joue d'abord dans ses matières : le nickel et le lithium pèsent plus que le pays de l'usine, dont l'électricité compte pour environ 15 % de l'empreinte d'une cellule. Une cellule émet de 54 à 115 kgCO2e par kWh de capacité, et une batterie complète produite en Asie autour de 140. Selon l'ADEME, produire dans un pays à électricité bas carbone réduit l'empreinte de la batterie de 15 à 25 %, la chimie LFP d'environ 10 %, et le recyclage l'empreinte totale de 2 à 11 %.
Fabriquer les cellules d'une batterie lithium-ion émet de 54 à 115 kgCO2e par kWh de capacité, selon la chimie et l'origine des matières, d'après une étude parue dans Nature Communications en novembre 2024. Dans ce résultat, le nickel et le lithium pèsent plus que le pays de fabrication. L'électricité de l'usine compte pour environ 15 % de l'empreinte d'une cellule.
Les chiffres publiés se contredisent souvent parce qu'ils ne mesurent pas la même chose : une cellule ou une batterie complète, un kWh de capacité ou un kWh fourni sur toute la vie. Une analyse du cycle de vie (ACV) fixe ce périmètre avant tout calcul, comme pour toute empreinte carbone de produit.
Quelle est l'empreinte carbone d'une batterie lithium-ion ?
L'étude de 2024, menée par des chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich, croise les émissions de chaque matière, site par site, avec les usines de cellules annoncées dans le monde jusqu'en 2030. Pour une cellule NMC811, à cathode nickel-manganèse-cobalt, elle obtient 74 kgCO2e par kWh en médiane. Dans 90 % des cas, la valeur va de 59 à 115. Pour une cellule LFP, à cathode lithium-fer-phosphate, la médiane est de 62 kgCO2e par kWh, de 54 à 69.
Ces valeurs s'arrêtent à la sortie de l'usine de cellules. Une batterie complète ajoute les modules, le boîtier, l'électronique de gestion et le refroidissement. Pour cette batterie entière produite en Asie, l'avis de l'ADEME d'octobre 2026 retient, en ordre de grandeur, autour de 140 kgCO2e par kWh. Ce chiffre vient d'une autre source que l'étude de 2024 : l'écart avec ses médianes ne mesure pas le seul poids des modules et du boîtier. Sur une voiture électrique, la batterie représente environ la moitié de l'empreinte de fabrication.
Pourquoi les chiffres d'une batterie divergent
Un chiffre par kWh de capacité décrit la fabrication. Le règlement européen sur les batteries compte autrement : son unité est le kWh d'énergie totale fournie par la batterie sur sa durée de vie. Une batterie qui tient 2 fois plus de cycles divise donc par 2 son empreinte déclarée, à fabrication égale. Comparer 2 batteries suppose de vérifier le périmètre, l'unité et l'année des données, comme pour tout ordre de grandeur carbone.
NMC ou LFP, ce que change la chimie
La chimie NMC utilise du nickel, du manganèse et du cobalt, et reste majoritaire sur les voitures électriques vendues ces dernières années, selon l'ADEME. La chimie LFP, à base de fer et de phosphate, gagne des parts de marché grâce à son prix de revient plus faible. Au niveau de la cellule, sa médiane est environ 16 % plus basse que celle de la NMC. Ses écarts entre lieux de production sont aussi plus faibles, car sa synthèse et sa fabrication demandent moins d'électricité.
Où se concentre l'empreinte carbone d'une batterie ?
Pour une cellule NMC811, l'étude de 2024 attribue plus de 50 % de l'empreinte aux matières actives des électrodes, et environ 15 % à l'électricité consommée par l'usine de cellules. Le cuivre ajoute 7 % et l'aluminium 5 %. Le nickel et le lithium sont les 2 matières qui pèsent le plus, et celles qui font varier le résultat d'une usine à l'autre. Le cobalt et le graphite jouent un rôle négligeable sur ces écarts.
L'ADEME, sur la batterie entière, attribue 60 à 70 % de l'empreinte à la synthèse amont des matières actives. Elle souligne que cette étape, très consommatrice d'énergie, reste localisée essentiellement en Asie, même quand les cellules sont produites en France. Les usines des Hauts-de-France qui produisent déjà des cellules importent donc encore une grande part de leur empreinte avec leurs matières. Dans le Bilan Carbone® d'un site industriel, cette part se lit dans le poste des achats.
Europe ou Chine : l'écart entre usines
Les médianes de l'étude vont de 69 kgCO2e par kWh en Europe à 77 en Chine pour une cellule NMC811, soit un écart d'environ 10 %. Les cellules NMC811 annoncées en Chine couvrent toute la fourchette, parce que certaines provinces produisent une électricité bas carbone. Pour la LFP, l'écart entre lieux de production est encore plus faible. Le pays de l'usine compte, mais moins que l'origine du nickel et du lithium.
Le transport, une étape chiffrée à part
L'étude de 2024 s'arrête à la sortie de l'usine : le transport jusqu'au client n'entre pas dans ses chiffres. Dans la déclaration européenne, ce transport forme une étape distincte, la distribution, de l'usine jusqu'à la mise sur le marché. Le rapport du Centre commun de recherche pour les batteries industrielles impose de la chiffrer avec les données propres de l'entreprise. Chaque fabricant verra donc ce que pèse son transport, au lieu d'un pourcentage général.
L'empreinte d'une batterie se joue d'abord à la mine et à la raffinerie, puis à l'usine de cellules.
Comment réduire l'empreinte carbone d'une batterie ?
L'ADEME chiffre 3 leviers pour une batterie de voiture, et l'étude de 2024 en éclaire un 4e. Leurs effets ne s'additionnent pas simplement, et ils ne portent pas sur le même périmètre : la fabrication de la batterie pour la relocalisation et la chimie, l'empreinte totale pour le recyclage. Le schéma ci-dessous y ajoute la durée de vie, et place chaque levier à l'étape où il agit, avec son chiffre et son périmètre.
Acheter des matières moins carbonées
Puisque les matières actives pèsent plus de la moitié de l'empreinte d'une cellule, le premier levier se trouve chez les fournisseurs de sulfate de nickel et de carbonate de lithium. L'étude n'en tire pas de pourcentage de réduction, mais elle montre que l'origine des matières explique l'essentiel des écarts. Le levier passe par des données carbone demandées aux fournisseurs, usine par usine, comme le prévoit la préparation d'une ACV de batterie relue par un tiers.
Fabriquer sur un réseau électrique bas carbone
Selon l'ADEME, relocaliser la fabrication, au moins en partie, dans une région à électricité peu carbonée comme la France réduit l'empreinte de la batterie d'environ 15 à 25 %. Le projet de méthode européenne pour les batteries de véhicules compte l'électricité au mix moyen du pays de chaque usine, sauf production sur place ou ligne directe prouvée. Un contrat d'achat d'électricité verte ne suffirait donc pas à afficher ce gain.
Choisir la chimie LFP
Pour l'ADEME, la LFP n'améliore que légèrement l'empreinte d'une batterie, d'environ 10 %, car elle augmente sa masse à capacité égale. L'étude de 2024 trouve une médiane environ 16 % plus basse, mais au niveau de la cellule, sans le reste de la batterie. Les 2 chiffres sont justes, et c'est le périmètre qui les sépare, une question que toute revue critique d'ACV pose en premier. Pour le stockage d'électricité, où la masse compte peu, l'arbitrage penche plus facilement vers la LFP.
Allonger la durée de vie et recycler
Comme l'unité réglementaire est l'énergie fournie sur toute la vie, chaque cycle gagné réduit l'empreinte déclarée, sans toucher à l'usine. En fin de vie, l'ADEME estime que le recyclage réduit l'empreinte carbone totale de 2 à 11 %, selon la chimie et la localisation des étapes. La poudre de métaux issue du broyage, la masse noire ou black mass, est encore traitée à l'étranger, notamment en Asie, faute de solution industrielle française pour extraire le cobalt, le nickel et le lithium.
Au-delà du carbone, les métaux critiques
Une batterie bas carbone peut peser lourd sur d'autres critères. Sur une voiture entière, l'ADEME compte 6 fois plus de métaux et minéraux critiques dans une électrique que dans une thermique, hors acier et aluminium. Ces métaux ne sont pas consommés pendant la conduite, ce qui fait du recyclage un enjeu de ressources autant que de climat.
La méthode européenne PEF évalue 16 indicateurs d'impact, dont l'épuisement des ressources minérales, l'usage des sols, la toxicité, l'acidification et l'usage de l'eau. Un changement de chimie ou de fournisseur se juge donc indicateur par indicateur, avant d'être affiché. Le règlement sur l'écoconception des produits durables pousse dans le même sens pour les produits vendus en Europe.
Que prévoit le règlement batteries sur l'empreinte carbone ?
Le règlement (UE) 2023/1542 impose cette déclaration aux batteries de véhicules, de vélos et industrielles de plus de 2 kWh, sans date ferme au 16 octobre 2026. Elle s'appliquera après l'adoption d'un acte délégué qui fixe la méthode. Un seuil maximal d'empreinte suivra pour les batteries de véhicules électriques, au plus tôt le 18 février 2028 ou 18 mois après l'acte qui le fixera.
- La déclaration incombe au fabricant, c'est-à-dire à celui qui met la batterie sur le marché sous son nom ou sa marque, même s'il achète ses cellules.
- Le passeport batterie devient obligatoire le 18 février 2027 pour les batteries de véhicules électriques, de vélos et industrielles de plus de 2 kWh.
- Le contenu recyclé se documente au plus tôt le 18 août 2028, puis des minimums s'appliquent le 18 août 2031 : 16 % de cobalt, 6 % de lithium et 6 % de nickel, hors plomb.
Le texte consolidé du règlement relève ces minimums en 2036, à 26 % de cobalt, 12 % de lithium et 15 % de nickel. Les industriels qui sécurisent des matières recyclées agissent donc à la fois sur la conformité et sur l'empreinte.
Par où commencer une ACV de batterie
La première étape consiste à arrêter la catégorie de batterie et le rôle de l'entreprise, puis à réunir les données des usines de matières actives et de cellules. Notre guide pour lancer une ACV batterie industrielle détaille cette démarche. Un modèle paramétré vaut mieux qu'un résultat figé, puisque la méthode européenne n'est pas encore adoptée : chaque levier se recalcule alors sans tout reprendre, avec les contrôles d'un modèle sur logiciel.
Le budget dépend de la complexité de la chaîne d'approvisionnement, comme l'explique notre article sur le coût d'une ACV. Pour une PME, le Diag Éco-conception de Bpifrance peut financer un premier diagnostic du produit, mais pas la déclaration réglementaire ni sa vérification, comme le détaille notre panorama des aides au financement. La même étude nourrit ensuite le passeport numérique de produit.
Pour nous, au Projet Celsius, la première question à poser à un fournisseur de cellules porte sur l'origine de son nickel et de son lithium, et sur l'électricité qui sert à les raffiner, avant le pays de son usine. C'est là que se joue l'essentiel de l'écart entre 2 batteries. Nous réalisons des ACV de batteries avec les données des fournisseurs ; la vérification de la déclaration réglementaire revient ensuite à un organisme notifié.
Ce qu'il faut retenir
- Une cellule lithium-ion émet de 54 à 115 kgCO2e par kWh de capacité selon la chimie, et une batterie complète produite en Asie autour de 140.
- Les matières actives pèsent plus de la moitié de l'empreinte d'une cellule, l'électricité de l'usine environ 15 %.
- Le nickel et le lithium font l'essentiel des écarts : l'origine des matières compte plus que le pays de l'usine.
- Relocaliser réduit l'empreinte de la batterie de 15 à 25 %, la LFP d'environ 10 %, le recyclage l'empreinte totale de 2 à 11 %, selon l'ADEME.
- La déclaration européenne n'a pas de date ferme au 16 octobre 2026, et le seuil maximal viendra au plus tôt en 2028.
Pour préparer le calcul et la vérification, voyez notre guide pour lancer une ACV batterie industrielle et notre article sur la revue indépendante d'une ACV de batterie.
Questions fréquemment posées
Quelle est l'empreinte carbone d'une batterie lithium-ion ?
Pour la fabrication des cellules, de 54 à 115 kgCO2e par kWh de capacité selon la chimie et l'origine des matières, avec une médiane de 74 pour une cellule NMC811 et de 62 pour une cellule LFP (Nature Communications, 2024). Pour une batterie complète produite en Asie, l'ADEME retient autour de 140 kgCO2e par kWh.
Le transport depuis la Chine pèse-t-il lourd dans le bilan ?
Les sources récentes ne lui donnent pas de part générale. L'étude de 2024 s'arrête à la sortie de l'usine, et ses écarts viennent des matières et de l'électricité. La déclaration européenne chiffrera le transport à part, comme une étape de distribution, avec les données de chaque fabricant.
LFP ou NMC : laquelle a la meilleure empreinte carbone ?
La LFP, mais l'écart dépend du périmètre. Au niveau de la cellule, sa médiane est environ 16 % plus basse. Pour une batterie de voiture, l'ADEME l'estime à environ 10 %, car la LFP alourdit la batterie à capacité égale.
Une batterie fabriquée en Europe est-elle forcément moins carbonée ?
Pas forcément. Les médianes vont de 69 kgCO2e par kWh en Europe à 77 en Chine pour une cellule NMC811, et des cellules chinoises se placent dans le bas de la fourchette. Une usine européenne qui achète du nickel et du lithium très carbonés peut faire moins bien.
Qui doit déclarer l'empreinte carbone d'une batterie ?
Le fabricant, au sens du règlement (UE) 2023/1542 : l'entreprise qui met la batterie sur le marché sous son nom ou sa marque. Un assembleur de packs qui achète ses cellules est donc le déclarant, et il doit obtenir les données de ses fournisseurs.
Combien coûte la déclaration d'empreinte carbone d'une batterie ?
Aucun barème public n'existe. Pour le calcul de l'empreinte carbone qu'exige le règlement, l'ordre de grandeur constaté en 2026 va de 12 000 à 25 000 € HT pour une première batterie, selon la complexité de sa chaîne d'approvisionnement, plus la vérification par un organisme notifié. Le Diag Éco-conception de Bpifrance peut financer un premier diagnostic pour une PME, pas la déclaration elle-même.