Batteries : du phosphate aux cathodes LFP, le Maroc remonte méthodiquement la chaîne de valeur

L'essentiel

• Avec l’arrivée de Gotion, le Maroc ne se contente plus d’attirer une gigafactory : il cherche à remonter la chaîne de valeur de la batterie à partir de son véritable atout, l’acide phosphorique.
• Derrière OCP, l’UM6P et InnovX, une filière industrielle prend forme : NGB Materials prépare une ligne pilote de 1.000 tonnes de cathodes LFP, avant une montée à 30.000 tonnes à partir de 2028.
• Le potentiel ne se limite pas au LFP : le fluor et le vanadium contenus dans l’acide phosphorique ouvrent la voie à d’autres briques stratégiques, du sel de lithium au stockage stationnaire.
• Avec sept brevets déposés, des procédés gardés confidentiels et des laboratoires capables de passer du matériau au prototype, le Maroc tente de transformer son avantage minier en souveraineté technologique.

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Les détails

L'industrie des batteries s'apprête à prendre un nouvel élan avec l'inauguration imminente, par le groupe Gotion, de la première gigafactory du continent africain.

À première vue, on pourrait n'y voir qu'un investissement de plus, attiré par le positionnement stratégique du Maroc aux portes de l'Europe, l’un des principaux marchés mondiaux du véhicule électrique.

En réalité, le Maroc se distingue par un atout décisif dont peu de pays disposent, et encore moins dans de tels volumes. Il s'agit de l'acide phosphorique, un élément clé, qui n'est pas seulement une source de phosphore, mais aussi un immense réservoir d'éléments critiques.

Depuis plusieurs années, le groupe OCP a bien saisi ces enjeux et a décidé de se positionner sur ce segment. Il dispose pour cela d'un capital historique de savoir-faire scientifique hérité du CERPHOS, ainsi que d'une plateforme de R&D bien établie, l'Université Mohammed VI Polytechnique (UM6P), dotée de laboratoires aux normes internationales couvrant la filière batterie de l'amont à l'aval.

Après plusieurs années de travaux, les premiers modèles industriels prennent forme, signe qu'il ne s'agit plus seulement d'ambitions, mais de projets en voie de concrétisation, appelés à ouvrir de nouveaux horizons dans une chaîne de valeur du phosphate qu'OCP maîtrise de bout en bout.

Figure de référence de la recherche sur les batteries, le Pr. Mouad Dahbi fut le premier Marocain nommé professeur à la prestigieuse Tokyo University of Science. Aujourd'hui professeur à l'UM6P, il y dirige la recherche sur les batteries, tout en étant cofondateur et directeur technique (CTO) de NGB Materials, startup lancée au sein d’InnovX et cofondée avec le Pr. Jones Alami. Sollicité par nos soins, il détaille l'avancement des travaux de R&D de l'université et leur passage à l’échelle industrielle.

À Benguérir, NGB Materials ouvre la voie à la batterie LFP marocaine

Née d'un spin-off de l'UM6P et d'InnovX, NGB Materials illustre le passage du laboratoire à l'industrie. Elle incarne l'ambition du groupe OCP dans la batterie LFP et vise une production annuelle de 1.000 tonnes en phase pilote, avant une montée en puissance à 30.000 tonnes de cathodes à partir de 2028.

« La technologie qu'on a sortie du laboratoire, il faut l'assumer jusqu'au bout, jusqu'à la production. NGB Materials s'appuiera sur le savoir-faire du groupe de recherche batterie de l'UM6P, à travers des brevets pour produire le LFP », précise le Pr. Mouad Dahbi.

Le projet sera implanté dans la zone industrielle de Benguérir, au plus près des plateformes technologiques dédiées aux batteries développées dans les laboratoires de l'UM6P.

La construction d'une usine pilote est imminente, après la finalisation des études menées avec JESA, tandis que le volet industriel est en cours de validation avec OCP SPS, filiale du groupe spécialisé dans le développement de produits phosphatés à haute valeur ajoutée, au-delà des engrais traditionnels.

L'intérêt de ce pilote est majeur pour l'industrie des batteries. Il est essentiel pour certifier le produit et permet, dans le même temps, de le commercialiser auprès des industriels du secteur.

« Comme il s'agit d'une technologie nouvelle, nous devons être sûrs de nous : le projet commence par une ligne pilote de 1.000 tonnes par an, avant de monter en échelle vers les 30.000 tonnes — et pourquoi pas plus, car le besoin est énorme pour accompagner la transition énergétique nationale », explique le responsable du groupe de recherche batterie à l’UM6P.

Le produit devrait d'abord être destiné au marché local, en particulier aux industriels engagés dans la production de batteries LFP. Cette orientation contribuerait à renforcer l'intégration locale de la chaîne de valeur de la batterie au Maroc, dans un contexte où des discussions sont en cours afin de favoriser l'approvisionnement des acteurs implantés dans le pays.

À terme, l'objectif est de produire la quatrième génération de batteries LFP, alors que les modèles actuellement commercialisés dans les véhicules électriques les plus en vue relèvent des générations précédentes. Rappelons que cette notion de génération renvoie à deux paramètres : la capacité de stockage par unité de poids et la rapidité de charge de la batterie.

Ce projet s'ajoutera à un autre segment de la filière, basé à Jorf Lasfar, porté par Fluoralpha. Celui-ci vise deux débouchés à partir du fluor contenu dans l'acide phosphorique : la production de sel de lithium, l’hexafluorophosphate de lithium, et celle d'acide fluorhydrique destiné à la purification du graphite. Autant de valeur créée à partir de l'acide phosphorique.

Le vanadium, l'autre trésor de l'acide phosphorique

Autre élément critique pouvant être extrait de l'acide phosphorique, le vanadium constitue la matière de base des batteries redox au vanadium, une technologie clé pour le stockage stationnaire de l'énergie.

Maîtrisée aujourd'hui au Japon, cette technologie reste néanmoins coûteuse, son prix de revient excédant celui du LFP. C'est précisément sur ce verrou que travaillent l'UM6P et le groupe OCP, alliés au groupe japonais Sumitomo pour valider la technologie d'extraction du vanadium à partir de l'acide phosphorique marocain, ainsi que la fabrication d’électrolytes de vanadium.

Intégrée au Maroc, cette technologie devrait réduire d'environ 40% le coût de ces batteries et les rendre nettement plus compétitives, ce qui explique l’intérêt de Sumitomo Electric pour le Maroc.

« La difficulté du vanadium aujourd'hui, c'est le coût de production, plus élevé que celui de la batterie LFP. Si on arrive à extraire le vanadium de l'acide phosphorique et des catalyseurs, on réduira ce coût de manière significative », souligne le Pr. Mouad Dahbi.

Actuellement, le produit est déjà validé avec le partenaire japonais, ce qui ouvre la voie à un modèle industriel. S’il se concrétise, il débloquera un nouvel axe de compétitivité pour OCP Green Energy, qui vise 2 GW de capacité de stockage, dont une partie en technologie LFP, l'autre pouvant reposer sur des batteries au vanadium, particulièrement adaptées au stockage stationnaire.

NGB Materials : sept brevets déposés et des procédés gardés secrets pour protéger son savoir-faire

En amont, c'est la recherche scientifique menée au sein de l'UM6P qui a conduit à ces projets aujourd'hui prêts à entrer en production, en dehors du circuit classique du groupe OCP. C'est elle qui constitue le socle technologique de la filière batterie, et qui se concrétise désormais par les nouveaux projets d’OCP portés par InnovX.

Pourquoi est-ce important ? Parce qu'en l'absence d'une R&D propre, disposer d'une capacité d'investissement ne suffit pas. Il faut également s'assurer d'un transfert technologique, difficile à obtenir dans ce domaine, d'autant que ce savoir-faire est aujourd'hui concentré entre les mains de quelques pays, principalement asiatiques. En ce qui concerne l'acide phosphorique, les travaux de R&D conduits au sein de l'UM6P ont abouti au dépôt de sept brevets, qui constituent une base solide.

« Nous avons aujourd'hui sept brevets déposés. Ils ne couvrent pas seulement la synthèse du LFP à partir de l'acide phosphorique, du fer et du lithium, mais aussi les spécifications du produit », indique notre interlocuteur.

Le premier point de départ pour la fabrication de la cathode de la batterie LFP consiste à déterminer quel type d'acide phosphorique est le plus adapté à cette production. Cette question est aujourd'hui maîtrisée et tranchée, en s'appuyant sur l'expertise historique du groupe OCP en la matière.

Les brevets déposés couvrent plusieurs volets qui permettront de produire une cathode LFP de quatrième génération, notamment les techniques de revêtement (coating), l'architecture de la batterie, ou encore la charge rapide grâce à un matériau LFP nanoporeux.

Ces innovations répondent également à un enjeu complexe pour l'industrie de la batterie : celui du recyclage de la batterie LFP. Concrètement, en cas de rebuts ou de défauts de production de batteries LFP, un autre brevet porte sur une méthode permettant de recycler ce matériau et de le valoriser sous forme de fertilisant. Le procédé consiste à extraire le lithium, puis à récupérer le fer et le phosphore pour les transformer en engrais.

Il faut savoir que les laboratoires « Energy Materials » sont d'ores et déjà capables de produire des batteries à l'échelle du laboratoire, grâce à un circuit de production qu'ils ont développé en interne.

La capacité actuelle porte sur de petites quantités, de l'ordre de 10 à 50 grammes de matériau, mais l'objectif est de monter progressivement jusqu'à 5 kg, une étape essentielle pour développer le capital humain de cette filière naissante et monter en puissance dans la recherche technologique.

« Nous sommes fiers d'avoir un laboratoire de la batterie qui rivalise avec les grands laboratoires de recherche à l'échelle mondiale. Nous faisons de la recherche appliquée, mais aussi de l'upscaling, c'est-à-dire la montée en échelle, et du prototypage. Cela n'existe pas en Afrique, et très rarement en Europe, peu de laboratoires le font », avance avec conviction notre expert.

La recherche menée à l'UM6P ne se limite pas à la batterie LFP, même si celle-ci correspond naturellement à la technologie que l'on peut produire à partir des phosphates. Les équipes travaillent également sur la batterie sodium-ion, appelée à constituer la prochaine génération de batteries.

C'est d'ailleurs dans ce cadre qu'en novembre prochain, l'UM6P organisera à Benguérir la plus grande conférence internationale dédiée au sodium-ion, réunissant les chercheurs et scientifiques du monde entier. Cet événement s'était tenu, lors des éditions précédentes, à Sydney, Washington, Liyang et Tokyo, et se déroulera cette année à Benguérir.

Enfin, en 2028, l'UM6P accueillera l'IMLB (International Meeting on Lithium Batteries), considéré comme la véritable « Coupe du monde de la batterie ». Ce rendez-vous majeur rassemblera plus de 2.000 participants, chercheurs et industriels venus du monde entier, autour des technologies de batteries lithium-ion.