O futuro elétrico da GM depende de uma nova bateria – e desta instalação

Escondido entre os marcos arquitetônicos do amplo Warren Tech Heart da Normal Motors, nos arredores de Detroit, está uma nova pedra angular da aposta de US$ 900 milhões da montadora em seu futuro elétrico.

O par indefinido de caixas esbranquiçadas de 500.000 pés quadrados, que abriga o novo Centro de Desenvolvimento de Células de Bateria da GM, pode não parecer grande coisa. Mas trancada lá dentro está a chave para o plano da GM de reduzir o custo dos seus EVs em quase 10%.

Numa altura em que algumas montadoras estão a recuar nos veículos eléctricos, o novo Centro de Desenvolvimento de Células de Bateria da GM faz parte de uma reinicialização. E é algo que a GM disse ao TechCrunch que lhe permitirá lançar no mercado uma nova gama de baterias de baixo custo um ano mais rápido do que o planejado.

A GM não ficou imune ao mal-estar no mercado de veículos elétricos dos EUA. No ano passado, a montadora deu um passo Cobrança de US$ 1,6 bilhão à medida que reconfigurou a sua capacidade de produção de EV, despedindo milhares de trabalhadores no processo. Também tem supostamente arquivadoainda que temporariamente, uma atualização de seus caminhões EV e SUVs de tamanho regular.

Para colocar sua estratégia de EV de volta nos trilhos, Kurt Kelty, vice-presidente de baterias e sustentabilidade da GM, está atribuindo o sucesso da empresa a uma nova química de bateria conhecida como LMR. Kelty, que anteriormente liderou a tecnologia de baterias na Tesla, fez dele seu produto exclusivo nos dois anos em que está na empresa.

“Esse realmente será o nosso pão com manteiga”, disse Kelty ao TechCrunch. “Essa será nossa principal linha de produtos.”

Reinicialização da bateria

A hesitação no lançamento de VEs pela GM refletiu a indústria mais ampla de baterias nos EUA, que nas últimas duas décadas se desenvolveu aos trancos e barrancos. As primeiras startups não cumpriram as suas promessas e, mais recentemente, a intensa concorrência das empresas chinesas levou os fabricantes de automóveis e fabricantes de baterias a repensar os planos que fizeram há cinco anos.

Na GM, essa pressão levou à redução da vida útil do Ultium, a plataforma de bateria da marca que sustenta seus atuais EVs. Como grande parte da indústria, a montadora apostou pesadamente em uma bateria química cara, mas poderosa, conhecida como NMC (níquel-manganês-cobalto). O aumento dos custos dos materiais e o domínio da China nos principais minerais críticos mantiveram os preços dos VE mais elevados do que o esperado. O NMC não desaparecerá, mas na GM ficará restrito aos veículos de última geração da GM.

Em seu lugar, a GM vem desenvolvendo LMR (rico em lítio-manganês), que, segundo ela, é quase tão denso em energia quanto o NMC, mas a um custo comparável a produtos químicos mais baratos como o LFP (fosfato de ferro-lítio) que alimenta modelos de baixo custo como o Chevrolet Bolt.

Quando a GM introduziu o LMR no ano passado, disse que, num camião como o Chevrolet Silverado EV, a nova química deveria preservar a maior parte da autonomia de mais de 400 milhas do veículo, ao mesmo tempo que reduziria os custos em pelo menos 6.000 dólares. Para um modelo de gama média, isso o colocaria a uma curta distância da versão a gás.

Descobrir uma nova química de bateria é uma coisa. A produção de gigawatts-hora é outra, especialmente no ritmo que a indústria de EV está avançando. Enfrentando a pressão de gigantes automotivos como a BYD e titãs de baterias como a CATL, a GM diz que deseja colocar os veículos LMR na estrada até 2028. A GM precisa do novo Centro de Desenvolvimento de Células de Bateria para entregar se quiser cumprir esse prazo.

O novo edifício serve como pedra angular da estratégia de baterias da GM. A empresa abriu seu Wallace Battery Cell Innovation Heart e sua primeira gigafábrica em 2022. O que faltava period uma maneira de conectar as inovações que surgiram de Wallace aos chãos de fábrica no Tennessee e Ohio.

O BCDC, como os especialistas chamam a instalação, é algo como uma linha piloto, mas maior. Quando estiver totalmente operacional, será capaz de produzir cerca de 2.500 células por dia, ou cerca de meio gigawatt-hora por ano. Serão necessárias baterias desenvolvidas em pequenos lotes – cerca de 30 a 50 por dia – no Centro de Pesquisa de Células de Bateria Wallace, ao lado, e determinar se estão prontas para produção.

Dominando a receita da bateria

Muitas receitas para novas baterias não funcionam quando são lançadas em escala comercial, e as empresas não têm anos para resolver os problemas. Se um novo produto químico não conseguir atingir 85% de rendimento em 18 meses em uma linha de produção, não deverá ser considerado comercialmente viável, de acordo com um estudo Relatório McKinsey.

Os desafios são semelhantes a usar uma receita destinada a uma família de quatro pessoas e aumentá-la para uma recepção de casamento com 400 convidados. Não se trata apenas do rendimento da fábrica. As baterias que emergem do centro de pesquisa são pequenas células tipo moeda, mas as células de um pacote EV se parecem mais com uma pequena tábua de corte.

“Depois de aprender como fazer a receita em Wallace, você terá que descobrir, bem, como fazer isso em grande quantity?” Kelty disse. “Você realmente aprende muito ao passar daquela célula tipo moeda para o formato grande porque ela não transfere perfeitamente.”

O BCDC pretende tornar essa etapa menos dolorosa.

Um teste nas instalações custa cerca de US$ 200 mil, o que é muito menos do que na fábrica Ultium em tamanho actual. Quando a equipe do BCDC estiver confiante de que o processo está definido, a transição para a produção whole deverá ser mais fácil, disse Kelty. “O equipamento é quase o mesmo entre eles e, portanto, não deve ser uma transferência tão difícil.”

O BCDC é uma ou duas ordens de magnitude menor do que a fábrica de baterias Ultium de 2,8 milhões de pés quadrados no Tennessee. A planta Ultium produz cerca de 300 mil células por ano, ou o equivalente a forty five gigawatts-hora. O BCDC tem menos linhas de produção, produz cerca de um centésimo do número de células, e seus tanques de mistura, onde os materiais das baterias são misturados, comportam 40 litros em vez de 2.000. Embora menor, o BCDC ainda é uma ordem de magnitude maior que o vizinho Wallace Heart.

“O objetivo do BCDC é preencher a lacuna”, disse Mo Gallegos, chefe do BCDC na GM, ao TechCrunch.

Voltando-se para modelos de IA

Para reduzir ainda mais os custos, a GM tem trabalhado para simular o maior número possível de processos usando uma variedade de modelos de IA. A empresa investiu pesadamente em poder computacional e, embora ninguém atribua um número a isso, disseram-me que é “em escala de laboratório nacional”.

A montadora desenvolveu modelos baseados na física para simular como as mudanças em um processo químico ou de produção afetarão o desempenho de uma célula de bateria.

“No LMR, registramos mais de 150 milhões de horas de CPU”, disse Radu Theyyunni, diretor de eletrificação digital international e trem de força da GM, ao TechCrunch. “A maioria dos programas de mecanismo não usa tantas horas de funcionamento.”

Há também um gêmeo digital de todo o BCDC, incluindo placas de controle de equipamentos, fiação e até mesmo as lâminas nos tanques de mistura. Antes de colocar os pés no BCDC, a equipe me fez usar um headset VR e me conduziu pelo gêmeo digital, onde pude acompanhar a linha de produção do início ao fim.

À medida que o BCDC tomou forma, o gémeo digital foi utilizado para uma série de tarefas. Num caso, a equipa utilizou-o para determinar se os planos deixavam espaço suficiente em torno do equipamento para operações e reparações regulares. Noutra, simularam os sistemas de controlo dos equipamentos para garantir que tudo se comportaria conforme pretendido.

“O equipamento funciona como deveria? Ele funciona com segurança? Ele está fazendo todas as coisas que achamos que esse sistema de controle fará? Isso reduz nosso tempo de depuração e aceleração”, disse Gallegos. Ao todo, a GM diz que as simulações economizaram milhões de dólares.

A GM precisa de toda a velocidade possível.

Embora o mercado de EV nos EUA tenha abrandado recentemente, globalmente, cresceu 20% no ano passado. O espectro iminente dos elevados preços do petróleo, juntamente com a diminuição dos custos das baterias, sugere que a transição dos combustíveis fósseis acontecerá eventualmente, se não antes.

Se o LMR estiver pronto a tempo, poderá ajudar a GM a oferecer VEs com custos competitivos e alcance suficiente para aplacar os ansiosos americanos. Mas primeiro o LMR precisa passar pelo BCDC. Gallegos espera que os primeiros lotes saiam da linha ainda este ano.

Na próxima década, o desenvolvimento de baterias será tão importante para as montadoras quanto o desenvolvimento de motores foi no século passado. O futuro dos veículos elétricos da GM depende da sua capacidade de conduzir novos produtos químicos desde a pesquisa e desenvolvimento até a produção.

Kelty gosta de dizer que a GM está desenvolvendo “a bateria certa para a aplicação certa”, talvez ecoando uma antigo slogan da empresa“um carro para cada bolsa e propósito”.

O LMR pode ser o primeiro teste do BCDC, mas é improvável que seja o último.