Batteries de stockage et énergies renouvelables. L’UM6P développe des technologies de rupture

L'industrie des batteries connaîtra un essor important au Maroc avec la construction de la première gigafactory d'Afrique. La R&D et la formation de cadres et d'ingénieurs compétents sont essentielles pour accompagner ce développement imminent qui décidera également du sort de l'industrie automobile, appelée à converger vers l'électrique.

L’intérêt majeur pour les batteries réside dans leur capacité à stocker l’énergie renouvelable, permettant ainsi de pallier l’intermittence des sources d’énergies renouvelables et de favoriser la transition énergétique. L’histoire a montré que le retard de la recherche dans ce domaine peut être handicapant. L’exemple le plus frappant est celui de l’Occident qui peine aujourd’hui à rivaliser avec les batteries chinoises, résultat d’investissements massifs et de longue date dans la recherche, dont la Chine profite désormais pleinement pour l’essor de son industrie automobile.

En marge de la Semaine de la science, organisée par l'UM6P du 17 au 22 février 2025, Médias24 a rencontré le professeur Jones Alami, chef de la recherche à l'UM6P, membre du conseil de MAScIR et président de l'initiative ENSUS pour la durabilité énergétique.

En plus d’une longue carrière dans le monde industriel, le Pr Alami est titulaire d'un doctorat en physique des plasmas (2003) et d'un doctorat en physique des couches minces (2005) de l'Université de Linköping en Suède.

À l’UM6P, la recherche sur la transition énergétique est au cœur des activités du département Sciences des matériaux, énergie et nano-ingénierie (MSN). "Shaping the future" est le thème retenu pour la 5e édition de l’UM6P Science Week.

"Aujourd’hui, le rôle de l’UM6P est de former du capital humain compétent et de mener des recherches innovantes qui auront un impact sur l'industrie et sur la transition énergétique" , a souligné le Pr Alami.

En ce qui concerne les batteries, les recherches menées à l’UM6P s’appuient sur les matériaux et technologies des batteries au lithium, des batteries sodium-ion, des batteries à flux redox et des supercondensateurs. Ces travaux portent sur les matériaux utilisés pour la fabrication des cathodes, des anodes, des électrolytes, des séparateurs, ainsi que sur les systèmes de gestion de batterie (BMS), un composant essentiel pour assurer la performance et la durabilité des batteries.

Bien que les recherches menées dans ce laboratoire explorent divers types de batteries à plusieurs niveaux, une attention particulière est accordée au développement d’une nouvelle génération de batteries lithium fer phosphate (LFP) offrant une densité d’énergie optimisée.

Pour mener à bien ces recherches, le Pr Alami explique qu’au sein du laboratoire des Sciences des matériaux et de nano-ingénierie, l’infrastructure et les ressources disponibles permettent de conduire des recherches sur les matériaux à différents niveaux, offrant ainsi un environnement propice à l’innovation dans le domaine des batteries.

Le laboratoire ne se limite pas aux publications scientifiques et a également développé un portefeuille de brevets d'invention dans le domaine des batteries. Parmi ces inventions, on peut souligner un procédé innovant de purification de la silice récupérée à partir de déchets de catalyseurs d'acide sulfurique usés. Cette silice purifiée peut être valorisée dans la fabrication d'un composant essentiel d'anode pour batteries lithium-ion, contribuant ainsi à améliorer leurs performances, ou être utilisée pour la préparation d'acide hexafluorosilique, un composé chimique important dans l'industrie.

"La publication scientifique et les brevets, combinés à l'interaction avec l'industrie, sont très importants. L'interaction avec l'industrie des batteries, que ce soit au niveau national ou international, est également très importante pour l'université, car il ne s'agit pas seulement de brevets et de publications, mais aussi de créer un écosystème capable de concrétiser des solutions", a précisé le Pr Alami.

De son côté, le Pr Alami a lui-même déposé plusieurs brevets, dont l’invention d’un dispositif et d’un procédé de revêtement par dépôt physique en phase vapeur. Ce dispositif intègre trois sources d’énergie : une première connectée à la cathode consommable, une deuxième à l’anode et une troisième à une cathode source distincte. Cette configuration permet un contrôle précis du processus de revêtement.

"Lorsque vous faites de la recherche dans la science des matériaux, il s'agit vraiment de comprendre les matériaux et comment les atomes, les molécules et les cristaux interagissent entre eux, comment les particules interagissent pour atteindre un certain objectif qui pourrait être une certaine fonctionnalité de ce matériau. Les matériaux existent en vrac, mais ils existent également sous forme de couches minces à des fins de protection. Je pense que le développement de matériaux minces pour, par exemple, protéger une cathode ou une anode, pour empêcher la formation de SEI (Solid Electrolyte Interphase) sur la cathode ou l'anode, est une recherche très importante que nous menons", tient à préciser le Pr Alami.

Pour faire progresser la recherche et le développement dans le domaine des batteries, il est important de favoriser la collaboration interdisciplinaire. Cela est essentiel pour attirer et retenir les talents hautement spécialisés nécessaires dans ce secteur, car l’expertise devient de plus en plus rare.

"La physique des couches minces est une discipline très différente de la chimie, mais elles interviennent ensemble dans des domaines où les gens doivent collaborer pour atteindre une solution très innovante. Il est nécessaire de réunir des personnes aux compétences variées pour travailler ensemble vers un objectif commun. C’est ce que nous nous efforçons de faire ici, et je pense que nous y parvenons plutôt bien, car certains des résultats que nous obtenons sont très innovants et compétitifs à l’échelle internationale", a conclu le Pr Alami.