Il futuro elettrico di GM dipende da una nuova batteria e da questo edificio

GM Scommette 900 Milioni sul Futuro Elettrico con un Nuovo Centro Batterie per Tagliare i Costi

Nascosto tra le icone architettoniche del vasto Warren Tech Center di General Motors, alle porte di Detroit, sorge una nuova pietra angolare della scommessa da 900 milioni di dollari del costruttore automobilistico sul suo futuro elettrico. Un paio di anonimi blocchi biancastri di quasi 46.500 metri quadrati, che ospitano il nuovo Centro di Sviluppo Celle Batteria di GM, potrebbero non sembrare molto. Ma al suo interno si cela la chiave del piano di GM per ridurre i costi dei suoi veicoli elettrici di quasi il 10%.

In un momento in cui alcune aziende automobilistiche stanno ridimensionando gli investimenti nei veicoli elettrici, il nuovo Centro di Sviluppo Celle Batteria di GM fa parte di un rilancio. Un rilancio che, come GM ha dichiarato a TechCrunch, le permetterà di portare sul mercato una nuova gamma di batterie a basso costo un anno prima del previsto. GM non è stata immune al malessere nel mercato statunitense dei veicoli elettrici; l’anno scorso, l’azienda ha registrato una svalutazione di 1,6 miliardi di dollari mentre riconfigurava la sua capacità di produzione di veicoli elettrici, licenziando migliaia di lavoratori. Ha anche, a quanto pare, messo in pausa, seppur temporaneamente, un aggiornamento dei suoi camion e SUV elettrici di grandi dimensioni.

Per rimettere in carreggiata la sua strategia EV, Kurt Kelty, vicepresidente delle batterie e della sostenibilità di GM, punta il successo dell’azienda su una nuova chimica delle batterie nota come LMR. Kelty, che in precedenza ha guidato la tecnologia delle batterie presso Tesla, ne ha fatto il suo prodotto distintivo nei due anni in cui è stato con l’azienda. "Questo sarà davvero il nostro pane quotidiano", ha detto Kelty a TechCrunch. "Questa sarà la nostra linea di prodotti principale". Il lancio a singhiozzo dei veicoli elettrici di GM ha rispecchiato l’andamento dell’industria delle batterie negli Stati Uniti, che negli ultimi due decenni si è sviluppata a intermittenza.

In GM, questa pressione ha portato all’accorciamento della vita di Ultium, la piattaforma di batterie proprietaria che alimenta i suoi attuali veicoli elettrici. Come gran parte del settore, il costruttore aveva puntato pesantemente su una chimica di batteria costosa ma potente nota come NMC (nichel-manganese-cobalto). L’aumento dei costi dei materiali e il dominio cinese dei minerali critici chiave hanno mantenuto i prezzi dei veicoli elettrici più alti del previsto. La chimica NMC non scomparirà, ma in GM sarà limitata ai veicoli di fascia alta. Al suo posto, GM ha sviluppato l’LMR (ricca di litio-manganese), che, a detta dell’azienda, è quasi altrettanto densa di energia dell’NMC ma con un costo paragonabile a chimiche più economiche come l’LFP (litio-ferro-fosfato) che alimentano modelli di fascia bassa come la Chevrolet Bolt.

Quando GM ha presentato l’LMR l’anno scorso, ha affermato che, in un camion come la Chevrolet Silverado EV, la nuova chimica dovrebbe preservare la maggior parte dell’autonomia di oltre 640 km del veicolo, riducendo i costi di almeno 6.000 dollari. Per un modello di fascia media, questo lo porterebbe a portata di mano della versione a benzina. Scoprire una nuova chimica delle batterie è una cosa; produrne gigawattora è un’altra, specialmente al ritmo a cui si muove l’industria dei veicoli elettrici. Di fronte alla pressione di giganti automobilistici come BYD e colossi delle batterie come CATL, GM afferma di voler mettere in circolazione veicoli LMR entro il 2028. Per raggiungere questa scadenza, GM ha bisogno che il nuovo Centro di Sviluppo Celle Batteria dia i suoi frutti.

Il nuovo edificio funge da chiave di volta della strategia di GM per le batterie. L’azienda ha aperto il suo Wallace Battery Cell Innovation Center e la sua prima gigafactory nel 2022. Ciò che mancava era un modo per collegare le scoperte emerse da Wallace ai piani di fabbrica in Tennessee e Ohio. Il BCDC, come gli addetti ai lavori chiamano la struttura, è una sorta di linea pilota, ma più grande. Quando sarà pienamente operativo, sarà in grado di produrre circa 2.500 celle al giorno, ovvero circa mezzo gigawattora all’anno. Prenderà le batterie sviluppate in piccoli lotti – circa 30-50 al giorno – presso il Wallace Battery Cell Research Center adiacente e determinerà se sono pronte per la produzione.

Molte ricette per nuove batterie non riescono a mantenere le promesse quando vengono portate su scala commerciale, e le aziende non hanno anni per risolvere i problemi. Se una nuova chimica non riesce a raggiungere l’85% di resa entro 18 mesi su una linea di produzione, non dovrebbe essere considerata commercialmente valida, secondo un rapporto McKinsey. Le sfide sono simili all’utilizzo di una ricetta destinata a una famiglia di quattro persone e alla sua scalatura per un ricevimento di matrimonio con 400 ospiti. Non si tratta solo della pura capacità produttiva della fabbrica. Le batterie che emergono dal centro di ricerca sono piccole celle a bottone, ma le celle in un pacco EV assomigliano più a un piccolo tagliere.

"Una volta imparato a realizzare la ricetta a Wallace, devi capire come produrla in grandi volumi", ha detto Kelty. "Si impara molto passando da quella cella a bottone al grande formato perché non si trasferisce perfettamente." Il BCDC è destinato a rendere quel passaggio meno doloroso. Un ciclo di prova nella struttura costa circa 200.000 dollari, che è molto meno che nell’impianto Ultium di dimensioni complete. Quando il team BCDC è sicuro di aver perfezionato il processo, la transizione alla produzione completa dovrebbe essere più facile, ha detto Kelty. "L’attrezzatura è quasi la stessa tra loro, quindi non dovrebbe essere un passaggio così difficile." Il BCDC è uno o due ordini di grandezza più piccolo della fabbrica di batterie Ultium da 260.000 metri quadrati in Tennessee.

"Il BCDC è destinato a colmare il divario", ha dichiarato Mo Gallegos, responsabile del BCDC di GM, a TechCrunch. Per ridurre ulteriormente i costi, GM ha lavorato per simulare il maggior numero possibile di processi utilizzando una varietà di modelli di intelligenza artificiale. L’azienda ha investito pesantemente nella potenza di calcolo, e, sebbene nessuno voglia quantificarlo, si dice che sia "su scala di laboratorio nazionale". Il costruttore automobilistico ha sviluppato modelli basati sulla fisica per simulare come i cambiamenti in una chimica o in un processo di produzione influenzeranno le prestazioni di una cella batteria.

"Sull’LMR, abbiamo registrato oltre 150 milioni di ore CPU", ha detto Radu Theyyunni, direttore della elettrificazione e del powertrain virtuale globale di GM, a TechCrunch. "La maggior parte dei programmi sui motori non utilizza così tante ore core." Esiste anche un gemello digitale dell’intero BCDC, inclusi quadri di controllo delle apparecchiature, cablaggi e persino le lame nei serbatoi di miscelazione. Mentre il BCDC prendeva forma, il gemello digitale è stato utilizzato per una serie di compiti. In un caso, il team lo ha usato per determinare se i piani lasciassero spazio sufficiente intorno all’attrezzatura per le operazioni e le riparazioni regolari. In un altro, hanno simulato i sistemi di controllo delle apparecchiature per garantire che tutto si comportasse come previsto.

"L’attrezzatura funziona come dovrebbe? Funziona in sicurezza? Fa tutte le cose che pensiamo che questo sistema di controllo farà? Questo riduce il nostro tempo di debug e di avvio", ha detto Gallegos. Complessivamente, GM afferma che le simulazioni le hanno fatto risparmiare milioni di dollari.

GM ha bisogno di tutta la velocità che può ottenere. Sebbene il mercato dei veicoli elettrici negli Stati Uniti si sia recentemente ammorbidito, a livello globale è cresciuto del 20% l’anno scorso. L’incombente spettro dei prezzi elevati del petrolio, unito al calo dei costi delle batterie, suggerisce che la transizione dai combustibili fossili avverrà eventualmente, se non prima. Se l’LMR sarà pronta in tempo, potrebbe aiutare GM a offrire veicoli elettrici competitivi in termini di costi con un’autonomia sufficiente a placare gli ansiosi americani. Ma prima l’LMR deve passare attraverso il BCDC. Gallegos si aspetta che i primi lotti escano dalla linea entro la fine dell’anno. Nel prossimo decennio, lo sviluppo delle batterie sarà importante per i costruttori automobilistici quanto lo è stato lo sviluppo dei motori nel secolo scorso. Il futuro dei veicoli elettrici di GM dipende dalla sua capacità di guidare nuove chimiche dalla ricerca e sviluppo alla produzione. L’LMR potrebbe essere il primo test del BCDC, ma è improbabile che sia l’ultimo.