Escondido entre los hitos arquitectónicos del extenso Warren Tech Center de General Motors en las afueras de Detroit se encuentra la nueva piedra angular de la apuesta de 900 millones de dólares del fabricante de automóviles en su futuro eléctrico.
Un par de cajas blancas que cubren 500,000 pies cuadrados, que albergan el nuevo Centro de Desarrollo de Celdas de Baterías de GM, pueden no parecer gran cosa. Pero encerrada en el interior está la clave del plan de GM para reducir el coste de sus vehículos eléctricos en casi un 10%.
En un momento en que varias compañías automotrices están retirando del mercado vehículos eléctricos, el nuevo Centro de desarrollo de celdas de batería de GM es parte del reinicio. Y esa es una de las cosas que GM le dijo a TechCrunch que le permitirá llevar al mercado baterías nuevas y de menor costo un año antes de lo planeado.
GM tampoco es inmune a la lentitud del mercado estadounidense de vehículos eléctricos. El año pasado, el fabricante de automóviles tomó una costó 1.600 millones de dólares mientras la empresa reconfiguraba su capacidad de producción de vehículos eléctricos, despidiendo a miles de trabajadores en el proceso. Eso es también supuestamente suspendidoMientras tanto, una actualización de sus camionetas EV y SUV de tamaño completo.
Para volver a encarrilar su estrategia de vehículos eléctricos, Kurt Kelty, vicepresidente de baterías y sostenibilidad de GM, atribuye el éxito de la compañía a una nueva química de batería conocida como LMR. Kelty, quien anteriormente dirigió la tecnología de baterías en Tesla, la convirtió en su producto estrella durante sus dos años en la compañía.
“Ese realmente será nuestro pan de cada día”, dijo Kelty a TechCrunch. “Esa será nuestra principal línea de productos”.
Reinicia la batería
La suspensión del lanzamiento de vehículos eléctricos por parte de GM refleja la industria de baterías en general en Estados Unidos, que en las últimas décadas ha crecido rápidamente. Las primeras empresas emergentes no han cumplido sus promesas y, más recientemente, la dura competencia de las empresas chinas ha llevado a los fabricantes de automóviles y baterías a repensar los planes que hicieron hace cinco años.
En GM, esa presión llevó a acortar la vida útil de Ultium, la plataforma de baterías de marca que impulsa sus vehículos eléctricos actuales. Como gran parte de la industria, el fabricante de automóviles está apostando fuertemente por una química de batería costosa pero poderosa conocida como NMC (níquel-manganeso-cobalto). El aumento de los costos de las materias primas y el dominio de China en minerales críticos han hecho que los precios de los vehículos eléctricos sean más altos de lo esperado. NMC no desaparecerá, pero en GM se limitará a los vehículos de gama alta de GM.
En cambio, GM ha desarrollado LMR (rico en litio-manganeso), que, según afirma, tiene casi la misma densidad de energía que el NMC, pero a un costo comparable al de productos químicos más baratos como el LFP (litio-hierro-fosfato) utilizado en modelos de gama baja como el Chevrolet Bolt.
Cuando GM presentó LMR el año pasado, dijo que, en camionetas como la Chevrolet Silverado EV, la nueva química mantendría gran parte del alcance de más de 400 millas del vehículo y al mismo tiempo reduciría los costos en al menos $6,000. Para un modelo de gama media, eso lo colocaría a una distancia sorprendente de la versión de gasolina.
Descubrir nuevas químicas de baterías es una cosa. La producción de gigavatios-hora es otra, especialmente al ritmo que avanza la industria de los vehículos eléctricos. Ante la presión de gigantes automotrices como BYD y gigantes de las baterías como CATL, GM dijo que quiere lanzar vehículos LMR para 2028. GM necesita un nuevo Centro de Desarrollo de Celdas de Batería para cumplir ese plazo.
El nuevo edificio sirve como piedra angular de la estrategia de baterías de GM. La compañía abrirá el Centro de Innovación de Celdas de Batería Wallace y su primera fábrica gigante en 2022. Lo que falta es una forma de conectar los avances que surgen de Wallace con las fábricas de Tennessee y Ohio.
BCDC, como llaman los conocedores a la instalación, es algo así como una línea piloto, pero más grande. Cuando esté en pleno funcionamiento, podrá producir unas 2.500 células al día, o alrededor de medio gigavatio-hora al año. Se necesitan baterías desarrolladas en pequeñas cantidades (alrededor de 30 a 50 por día) en el Centro de Investigación de Celdas de Baterías Wallace, que se encuentra al lado, y se determina si están listas para la producción.
Dominar las recetas de la batería
Muchas recetas para baterías nuevas no funcionan cuando se desarrollan a escala comercial y las empresas no tienen años para resolver el problema. Según un informe, si un nuevo producto químico no puede alcanzar un rendimiento del 85% en 18 meses en la línea de producción, entonces no puede considerarse comercialmente viable. Informe McKinsey.
El desafío es similar a tomar una receta destinada a una familia de cuatro y ampliarla a una recepción de boda con 400 invitados. No se trata sólo de producción industrial. Las baterías que surgen de los centros de investigación son pequeñas celdas de botón, pero las celdas en los empaques de los vehículos eléctricos parecen más bien pequeñas tablas de cortar.
“Una vez que aprendes a preparar una receta en Wallace, tienes que pensar: ¿cómo se hace en grandes volúmenes?” Dijo Kelty. “Realmente se aprende mucho desde la celda tipo botón hasta el formato grande porque no se transfiere perfectamente”.
BCDC tiene como objetivo hacer que la mudanza sea menos dolorosa.
Las pruebas en las instalaciones cuestan alrededor de 200.000 dólares, lo que es mucho más barato que en una fábrica de Ultium de tamaño completo. Cuando el equipo de BCDC esté seguro de que el proceso está completo, la transición a la producción total será más fácil, dijo Kelty. “El equipo es casi el mismo entre ellos, por lo que la entrega no será demasiado difícil”.
BCDC es uno o dos órdenes de magnitud más pequeño que la planta de baterías de 2,8 millones de pies cuadrados de Ultium en Tennessee. La fábrica de Ultium produce alrededor de 300.000 células al año, o el equivalente a 45 gigavatios-hora. BCDC tiene menos líneas de producción, produciendo aproximadamente una centésima parte del número de celdas, y sus tanques de mezcla, donde se mezclan los materiales de las baterías, pueden contener 40 litros en lugar de 2.000. Aunque más pequeño, el BCDC sigue siendo mucho más grande que el Centro Wallace de al lado.
“BCDC tiene como objetivo cerrar esa brecha”, dijo a TechCrunch Mo Gallegos, director de BCDC en GM.
Cambiar a modelos de IA
Para reducir aún más los costos, GM ha intentado simular la mayor parte posible del proceso utilizando varios modelos de IA. La empresa ha invertido mucho en potencia informática y, aunque nadie quiso dar cifras, me dijeron que era “a escala de laboratorio nacional”.
El fabricante de automóviles ha desarrollado modelos basados en la física para simular cómo los cambios en la química o los procesos de fabricación afectarán el rendimiento de las celdas de la batería.
“En LMR, hemos registrado más de 150 millones de horas de CPU”, dijo a TechCrunch Radu Theyyunni, director de electrificación virtual global y tren motriz de GM. “La mayoría de los programas de máquina no utilizan tanto reloj central”.
También hay un gemelo digital de todo el BCDC, incluidos los tableros de control del equipo, los cables e incluso las paletas del tanque de mezcla. Antes de poner un pie en BCDC, el equipo me pidió que me pusiera un visor de realidad virtual y me guió a través del gemelo digital, donde podía seguir la línea de producción de principio a fin.
A medida que BCDC fue tomando forma, los gemelos digitales se han utilizado para una variedad de tareas. En un ejemplo, el equipo lo utilizó para determinar si los planos proporcionaban suficiente espacio libre alrededor del equipo para operaciones y reparaciones de rutina. Por otro lado, simulan sistemas de control de equipos para que todo funcione como debería.
“¿El equipo está funcionando como debería? ¿Está funcionando de manera segura? ¿Está el equipo haciendo todas las cosas que creemos que este sistema de control va a hacer? Esto acorta nuestro tiempo de depuración y actualización”, dijo Gallegos. En general, GM dice que la simulación ha ahorrado millones de dólares.
GM necesita toda la velocidad que pueda conseguir.
Aunque el mercado de vehículos eléctricos en Estados Unidos ha sido débil últimamente, a nivel mundial creció un 20% el año pasado. La amenaza de los altos precios del petróleo y la caída de los precios de las baterías sugiere que el abandono de los combustibles fósiles se producirá eventualmente, si no antes.
Si el LMR está listo a tiempo, podría ayudar a GM a ofrecer vehículos eléctricos competitivos con precios asequibles y autonomía suficiente para apaciguar al ansioso público estadounidense. Pero LMR primero debe pasar por BCDC. Gallegos espera que la primera ola se lance a finales de este año.
En las próximas décadas, el desarrollo de baterías será tan importante para los fabricantes de automóviles como lo fue el desarrollo de motores en el siglo pasado. El futuro de los vehículos eléctricos de GM depende de su capacidad para desarrollar nuevos productos químicos desde la investigación y el desarrollo hasta la producción.
Kelty suele decir que GM está desarrollando “la batería adecuada para la aplicación adecuada”, tal vez en ese sentido. antiguo lema de la empresa“Un coche para cada bolsillo y necesidad”.
LMR puede ser la primera prueba del BCDC, pero probablemente no será la última.
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