Escondido entre los monumentos arquitectónicos del vasto Warren Tech Center de General Motors en los suburbios de Detroit se encuentra una nueva piedra angular de 900 millones de dólares para la apuesta del fabricante de automóviles por un futuro de vehículos eléctricos.
La anodina caja blanquecina de 500,000 pies cuadrados que alberga el nuevo centro de desarrollo de celdas de batería de GM puede no parecer tan grande. Pero la clave del plan de GM para reducir el costo de los vehículos eléctricos en casi un 10% es encerrarlos dentro.
El nuevo centro de desarrollo de celdas de batería de GM es parte de un reinicio a medida que algunas compañías automotrices se retiran de los vehículos eléctricos. Y esto permitirá a GM lanzar al mercado nuevas baterías de bajo costo un año antes de lo planeado, dijo GM a TechCrunch.
GM no es inmune a la caída del mercado de vehículos eléctricos de EE. UU. La compañía incurrió en costos por 1.600 millones de dólares el año pasado al reconfigurar su capacidad de producción de vehículos eléctricos, despidiendo a miles de empleados en el proceso. También se informa que la actualización de camionetas EV y SUV de tamaño completo se ha archivado temporalmente.
Para volver a encarrilar su estrategia de vehículos eléctricos, Kurt Kelty, vicepresidente de baterías y sostenibilidad de GM, atribuye a una nueva química de batería conocida como LMR la clave del éxito de la empresa. Kelty anteriormente dirigió la tecnología de baterías en Tesla, pero dos años después de unirse a la empresa, hizo de la tecnología de baterías su producto estrella.
«Eso realmente nos alimenta», dijo Kelty a TechCrunch. «Esta será nuestra línea de productos estrella».
reinicio de la batería
La interrupción del despliegue de vehículos eléctricos por parte de GM refleja la industria más amplia de las baterías en Estados Unidos, que ha evolucionado en las últimas décadas a través de una serie de altibajos. Las primeras empresas emergentes no han cumplido sus promesas y, más recientemente, la feroz competencia de las empresas chinas ha obligado a los fabricantes de automóviles y baterías a repensar los planes elaborados hace cinco años.
En GM, esa presión acortó la vida útil de Ultium, la plataforma de baterías de la marca que sustenta los vehículos eléctricos actuales. Como gran parte de la industria, el fabricante de automóviles estaba apostando fuerte por una química de batería costosa pero potente conocida como NMC (níquel-manganeso-cobalto). Los precios de los vehículos eléctricos son más altos de lo esperado debido al aumento de los costos de los materiales y al control de China de minerales críticos clave. NMC no desaparecerá, pero se limitará a los coches de lujo de GM.
En cambio, GM está desarrollando LMR (litio rico en manganeso). Tiene aproximadamente la misma densidad de energía que el NMC, pero el costo es comparable al de productos químicos más baratos como el LFP (fosfato de hierro y litio), que impulsa modelos de gama baja como el Chevrolet Volt.
Cuando GM introdujo el LMR el año pasado, dijo que la nueva química debería reducir los costos en al menos $6,000 para camionetas como la Chevrolet Silverado EV y al mismo tiempo preservar la mayor parte de las más de 400 millas de alcance de los vehículos. En los modelos de gama media, la distancia es comparable a la de las versiones de gasolina.
Descubrir nuevas químicas de baterías es importante. Producir gigavatios-hora de energía también será un desafío, especialmente al ritmo que avanza la industria de los vehículos eléctricos. GM, que enfrenta la presión de gigantes automotrices como BYD y gigantes de baterías como CATL, ha dicho que quiere tener vehículos LMR en las carreteras para 2028. Si GM quiere cumplir ese plazo, necesitará entregar un nuevo centro de desarrollo de celdas de batería.
El nuevo edificio será el eje de la estrategia de baterías de GM. La compañía abrió su Centro de Innovación de Celdas de Batería Wallace y su primera Gigafábrica en 2022. Lo que faltaba era una forma de conectar los avances que surgieron de Wallace con las fábricas de Tennessee y Ohio.
La instalación, que los conocedores llaman «BCDC», es como una línea piloto, pero a mayor escala. Una vez que esté en pleno funcionamiento, podrá producir aproximadamente 2.500 células por día, o aproximadamente 0,5 gigavatios hora por año. El adyacente Centro de Investigación de Celdas de Baterías Wallace recibe baterías desarrolladas en pequeños lotes de aproximadamente 30 a 50 por día para determinar si están listas para la producción.
Domina la receta de la batería
Muchas recetas nuevas de baterías no son viables cuando se fabrican a escala comercial y las empresas tienen años para resolver el problema. Según un informe de McKinsey, si un nuevo producto químico no alcanza un rendimiento del 85% en la línea de producción dentro de 18 meses, no debería considerarse comercialmente viable.
El desafío es similar a tomar una receta para una familia de cuatro y ampliarla a una recepción de boda para 400 invitados. No se trata sólo del puro rendimiento de la fábrica. Las baterías que salen del centro de investigación son pequeñas baterías de botón, pero las baterías dentro del paquete del vehículo eléctrico parecen pequeñas tablas de cortar.
«Una vez que aprendes a preparar una receta con Wallace, tienes que descubrir cómo prepararla al por mayor», dijo Kelty. «Realmente se aprende mucho cuando se pasa de una pila de botón a una de gran formato, porque no se puede transferir por completo».
BCDC pretende hacer que ese paso sea menos doloroso.
Las pruebas en estas instalaciones cuestan alrededor de 200.000 dólares, mucho menos que una fábrica Ultium de tamaño completo. Una vez que el equipo de BCDC esté seguro de que cuentan con un proceso, la transición a la operación total debería ser fácil, dice Kelty. «El equipamiento de ambos lados es casi el mismo, por lo que la transferencia no debería ser demasiado difícil».
BCDC es uno o dos órdenes de magnitud más pequeño que la fábrica de baterías Ultium de 2,8 millones de pies cuadrados en Tennessee. La instalación de Ultium produce aproximadamente 300.000 células por año, o el equivalente a 45 gigavatios hora. La línea de producción de BCDC es más pequeña, con aproximadamente 100 veces menos celdas, y el tanque de mezcla para mezclar materiales de baterías tiene una capacidad de 40 litros en lugar de 2.000 litros. Aunque el BCDC es pequeño, es un orden de magnitud más grande que el Centro Wallace de al lado.
«BCDC está destinado a llenar un vacío», dijo a TechCrunch Mo Gallegos, director de BCDC de GM.
Recurrir a modelos de IA
Para reducir aún más los costos, GM ha trabajado para simular tantos procesos como sea posible utilizando varios modelos de IA. La empresa está invirtiendo mucho en potencia informática y, aunque nadie cuantifica esa potencia, me dicen que es «a escala de laboratorio nacional».
Los fabricantes de automóviles han desarrollado modelos basados en la física que simulan cómo los cambios en la química o los procesos de producción afectan el rendimiento de las celdas de las baterías.
«Con LMR, registramos más de 150 millones de horas de CPU», dijo a TechCrunch Radu Theyyunni, director de electrificación virtual virtual y tren motriz de GM. «La mayoría de los programas de motor no utilizan tanto tiempo central».
También hay un gemelo digital de todo el BCDC, incluidos los tableros de control del equipo, el cableado e incluso las aspas del tanque de mezcla. Antes de poner un pie en BCDC, el equipo me colocó un visor de realidad virtual y me guió a través del gemelo digital. Allí pude seguir la línea de producción de principio a fin.
A medida que BCDC toma forma, los gemelos digitales se utilizan para una variedad de tareas. En un ejemplo, el equipo lo utilizó para determinar si los planes dejaban suficiente espacio alrededor del equipo para operaciones y reparaciones normales. En otro ejemplo, simulamos un sistema de control de equipos para garantizar que todo funcionara según lo previsto.
«¿El equipo está funcionando como se esperaba? ¿Está funcionando de manera segura? ¿Está haciendo todo lo que este sistema de control cree que va a hacer? Esto reduce los tiempos de depuración y aceleración», dice Gallegos. GM dice que las simulaciones le ahorraron millones de dólares en total.
GM necesita la mayor velocidad posible.
Si bien el mercado de vehículos eléctricos de EE. UU. se ha debilitado recientemente, a nivel mundial creció un 20% el año pasado. El aumento de los precios del petróleo y la caída de los costos de las baterías sugieren que la transición para abandonar los combustibles fósiles se producirá más temprano que tarde.
Si el LMR está listo a tiempo, GM podría ofrecer un vehículo eléctrico competitivo en costos y con autonomía suficiente para apaciguar a los ansiosos estadounidenses. Sin embargo, el LMR debe pasar primero por el BCDC. Gallegos espera que el primer lote salga de la línea a finales de este año.
El desarrollo de baterías será tan importante para los fabricantes de automóviles durante la próxima década como lo fue el desarrollo de motores durante los últimos 100 años. El futuro de los vehículos eléctricos de GM depende de su capacidad para llevar la nueva química de la investigación y el desarrollo a la producción.
A Kelty le gusta decir que GM está desarrollando «la batería adecuada para la aplicación adecuada», reflejando quizás el antiguo eslogan de la empresa de «el automóvil adecuado para cada bolsillo y propósito».
LMR puede ser la primera prueba del BCDC, pero es poco probable que sea la última.
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