El futuro eléctrico de GM depende de una nueva batería y su instalación clave

En el corazón del centro tecnológico de General Motors en Warren, Michigan, se encuentra una nueva instalación que representa una apuesta de $900 millones por el futuro eléctrico de la automotriz. La Battery Cell Development Center, con 500,000 pies cuadrados, es esencial para que GM reduzca los costos de sus vehículos eléctricos (EV) en casi un 10%.

A pesar de que algunas automotrices han desacelerado su producción de EVs, esta nueva instalación es parte de un reinicio estratégico. Kurt Kelty, vicepresidente de batería y sostenibilidad de GM, afirmó que permitirá llevar al mercado una nueva línea de baterías de menor costo un año antes de lo previsto.

GM no ha sido ajena a la desaceleración del mercado de EVs en Estados Unidos. El año pasado, la compañía tuvo que asumir un cargo de $1.6 mil millones al reconfigurar su capacidad de producción, lo que resultó en despidos de miles de trabajadores. Además, se ha informado que ha pospuesto temporalmente la actualización de sus camiones y SUVs de tamaño completo.

Para retomar su estrategia de EVs, Kelty confía en una nueva química de batería llamada LMR (litio-manganeso-rico). Este desarrollo se ha convertido en su producto insignia desde que se unió a la compañía hace dos años, tras su paso por Tesla.

"Esa será nuestra línea principal de productos", dijo Kelty a TechCrunch.

Reinicio de baterías

El lanzamiento irregular de EVs por parte de GM ha reflejado la situación general de la industria de baterías en EE.UU., que ha avanzado a trompicones durante las últimas décadas. Las startups iniciales no han cumplido con sus promesas, y la intensa competencia de empresas chinas ha llevado a los fabricantes a replantear sus planes.

La presión ha llevado a GM a acortar la vida útil de su plataforma de baterías Ultium. Aunque esta no desaparecerá, se limitará a los vehículos de gama alta. En su lugar, GM está desarrollando LMR, que promete ser casi tan densa energéticamente como NMC (níquel-manganeso-cobalto), pero a un costo comparable a químicas más baratas como LFP (litio-hierro-fosfato).

Cuando GM presentó LMR el año pasado, indicó que en un camión como el Chevrolet Silverado EV, esta nueva química debería mantener la mayoría de la autonomía de más de 400 millas, mientras reduce los costos en al menos $6,000.

Desarrollar una nueva química de batería es solo una parte del desafío. Fabricar suficientes gigavatios-hora de esta nueva tecnología es otro, especialmente con la rapidez que avanza la industria de los EVs. GM espera lanzar vehículos con LMR en 2028, y necesita que el BCDC cumpla con ese plazo.

La nueva instalación es clave en la estrategia de baterías de GM. Abrió el Centro de Innovación de Celdas de Batería Wallace y su primera gigafábrica en 2022. Lo que faltaba era una forma de conectar los avances de Wallace con las líneas de producción en Tennessee y Ohio.

El BCDC, como lo llaman los expertos, servirá como una línea piloto, pero a mayor escala. Cuando esté completamente operativo, podrá producir aproximadamente 2,500 celdas por día, o alrededor de media gigavatio-hora por año. La instalación tomará baterías desarrolladas en pequeños lotes de 30 a 50 por día en el Centro de Investigación de Celdas de Batería Wallace y determinará si están listas para la producción.

Dominando la receta de la batería

Muchas recetas para nuevas baterías no logran rendir cuando se escalan a producción comercial. Si una nueva química no puede alcanzar un rendimiento del 85% en 18 meses, no debería considerarse viable comercialmente, según un informe de McKinsey.

Las dificultades son similares a usar una receta destinada a una familia de cuatro y escalarla a una recepción de bodas con 400 invitados. No se trata solo del volumen de la fábrica. Las baterías que emergen del centro de investigación son pequeñas celdas de monedas, mientras que las celdas en un paquete de EV se asemejan más a una pequeña tabla de cortar.

"Una vez que aprendes a hacer la receta en Wallace, tienes que averiguar cómo hacer esto a gran escala", explicó Kelty. "Se aprende mucho al pasar de esa celda de moneda a la de gran formato, porque no se transfiere perfectamente."

El BCDC está diseñado para que ese paso sea menos doloroso. Un ensayo en la instalación cuesta alrededor de $200,000, mucho menos que en la planta Ultium a gran escala. Cuando el equipo del BCDC esté seguro de que tiene el proceso bajo control, la transición a la producción completa debería ser más sencilla, según Kelty. "El equipo es casi el mismo entre ellos, por lo que no debería ser tan difícil el traspaso."

El BCDC es un orden de magnitud más pequeño que la fábrica de baterías Ultium de 2.8 millones de pies cuadrados en Tennessee. Esta última produce alrededor de 300,000 celdas al año, equivalentes a 45 gigavatios-hora. El BCDC tiene menos líneas de producción y produce alrededor de una centésima parte del número de celdas, y sus tanques de mezcla, donde se combinan los materiales de la batería, tienen una capacidad de 40 litros en lugar de 2,000. Aunque más pequeño, el BCDC sigue siendo un orden de magnitud más grande que el Centro Wallace vecino.

"El BCDC está diseñado para cerrar la brecha", dijo Mo Gallegos, jefe del BCDC en GM.

Recursos de IA

Para reducir costos aún más, GM ha estado trabajando en simular tantos procesos como sea posible utilizando diversos modelos de IA. La compañía ha invertido fuertemente en capacidad de cómputo, y aunque nadie se atrevió a ponerle un número, se dice que es "a escala de laboratorio nacional".

La automotriz ha desarrollado modelos basados en física para simular cómo los cambios en una química o proceso de producción afectarán el rendimiento de una celda de batería.

"En LMR, hemos registrado más de 150 millones de horas de CPU", indicó Radu Theyyunni, director de electrificación virtual global y tren motriz en GM. "La mayoría de los programas de motores no utilizan tantas horas de núcleo."

También existe un gemelo digital de todo el BCDC, incluidos los tableros de control de equipos, cableado e incluso las cuchillas en los tanques de mezcla. Antes de que pudiera ingresar al BCDC, el equipo me hizo usar un visor de realidad virtual y me guió a través del gemelo digital, donde pude seguir la línea de producción de principio a fin.

A medida que el BCDC tomaba forma, el gemelo digital se utilizó para una variedad de tareas. En una ocasión, el equipo lo utilizó para determinar si los planes dejaban suficiente espacio alrededor del equipo para las operaciones y reparaciones regulares. En otra, simularon los sistemas de control de los equipos para asegurarse de que todo funcionara como se esperaba.

"¿El equipo funciona como se supone que debe? ¿Funciona de manera segura? ¿Está haciendo todas las cosas que creemos que este sistema de control va a hacer? Eso acorta nuestro tiempo de depuración y ramp-up", afirmó Gallegos. En total, GM asegura que las simulaciones le han ahorrado millones de dólares.

GM necesita toda la velocidad posible. A pesar de que el mercado de EVs en EE.UU. se ha suavizado recientemente, a nivel global creció un 20% el año pasado. La presión de los precios del petróleo y la disminución de los costos de las baterías sugiere que la transición de combustibles fósiles ocurrirá eventualmente, si no es que antes.

Si LMR está lista a tiempo, podría ayudar a GM a ofrecer EVs competitivos en costos con suficiente autonomía para tranquilizar a los estadounidenses preocupados. Pero primero, LMR debe pasar por el BCDC. Gallegos espera que los primeros lotes salgan de la línea más adelante este año.

En la próxima década, el desarrollo de baterías será tan importante para los fabricantes de automóviles como lo fue el desarrollo de motores en el último siglo. El futuro de los EVs de GM depende de su capacidad para llevar nuevas químicas desde la investigación y desarrollo hasta la producción.

Kelty suele decir que GM está desarrollando "la batería adecuada para la aplicación adecuada", quizás resonando con un antiguo lema de la compañía: "un auto para cada bolsillo y propósito". Aunque LMR podría ser la primera prueba del BCDC, es poco probable que sea la última.

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