El futuro eléctrico de GM depende de una nueva batería.

En medio de los hitos arquitectónicos del extenso Warren Tech Center de General Motors, ubicado en las afueras de Detroit, se erige un nuevo pilar de la estrategia de $900 millones del fabricante de automóviles hacia un futuro eléctrico.

Las dos naves de 500,000 pies cuadrados, de apariencia discreta y color blanco apagado, albergan el nuevo Battery Cell Development Center de GM, el cual se considera fundamental para reducir el costo de sus vehículos eléctricos (EV) en casi un 10%.

Mientras algunas empresas automotrices están retrocediendo en su inversión en EVs, el Battery Cell Development Center de GM representa una renovada apuesta. Esta instalación permitirá, según declaraciones de la empresa, lanzar al mercado una nueva gama de baterías de menor costo un año antes de lo previsto.

GM tampoco ha sido inmune al estancamiento del mercado de EV en Estados Unidos. El año pasado, la compañía enfrentó un $1.6 mil millones al reconfigurar su capacidad de producción de EVs, lo que conllevó a la reducción de miles de empleos. También ha pospuesto temporalmente la renovación de sus camionetas y SUVs eléctricos de tamaño completo.

Para retomar su estrategia de EV, Kurt Kelty, vicepresidente de batería y sostenibilidad en GM, basa el éxito de la compañía en una nueva química de batería conocida como LMR. Kelty, quien anteriormente lideró la tecnología de baterías en Tesla, ha enfocado su trabajo en este producto durante los últimos dos años.

“Eso será realmente nuestro pan y mantequilla”, expresó Kelty.

Reinicio de baterías

La lenta implementación de los EV por parte de GM refleja la tendencia en la industria de baterías de Estados Unidos, que se ha desarrollado de manera irregular en las últimas dos décadas. Muchos startups no han cumplido con las expectativas, y la reciente competencia intensa de empresas chinas ha obligado a los fabricantes de automóviles y baterías a reconsiderar los planes establecidos hace cinco años.

Este contexto llevó a la disminución del tiempo de vida de Ultium, la plataforma de batería que sustenta los EV actuales de GM. La compañía había apostado fuertemente por una química de batería costosa pero poderosa llamada NMC (níquel-manganeso-cobalto). Sin embargo, el aumento de los costos de materiales y la dominación de China en minerales críticos han mantenido los precios de los EV más altos de lo esperado. Aunque el NMC no desaparecerá, en GM se limitará a los vehículos de gama alta.

En su lugar, GM está desarrollando LMR (rica en litio y manganeso), que, según afirma, es casi tan densa en energía como el NMC, pero a un costo comparable a químicas más asequibles como el LFP (litio-hierro-fosfato) que alimentan modelos de bajo costo como el Chevrolet Bolt.

Cuando GM introdujo LMR el año pasado, indicó que, en un camión como el Chevrolet Silverado EV, esta nueva química podría mantener un rango de más de 400 millas mientras reduce los costos en al menos $6,000. Para un modelo de gama media, esto lo llevaría casi al nivel de su versión de gasolina.

Descubrir una nueva química de batería es un desafío, pero fabricarla a gran escala representa otro reto, especialmente ante la rapidez del avance de la industria de EVs. Con la presión de gigantes automotrices como BYD y titanes de baterías como CATL, GM busca poner vehículos con LMR en la carretera para 2028. La planta Battery Cell Development Center será crucial para lograr ese objetivo.

Este nuevo edificio es clave en la estrategia de baterías de GM. En 2022, la empresa abrió su Centro de Innovación de Celdas de Batería y su primera gigafábrica. Sin embargo, era necesario un vínculo que conectara los avances surgidos en el Wallace Center con las líneas de producción en Tennessee y Ohio.

El BCDC, como lo llaman los insiders, es una especie de línea piloto, pero en mayor escala. Cuando esté completamente operativo, podrá producir aproximadamente 2,500 celdas al día, lo que equivale a media gigavatio-hora al año. Este centro tomará baterías desarrolladas en lotes pequeños —de 30 a 50 por día— en el Wallace Battery Cell Research Center y evaluará su idoneidad para la producción.

Dominando la receta de la batería

El desafío de llevar nuevas recetas de baterías a la escala comercial es significativo, y las empresas no cuentan con años para resolver los problemas. Si una nueva química no logra alcanzar un rendimiento del 85% en 18 meses en una línea de producción, no se considera viable comercialmente, según un informe de McKinsey.

Los desafíos son similares a intentar escalar una receta destinada para una familia de cuatro a una recepción de boda con 400 invitados. No se trata solo del volumen, sino también de que las celdas que emergen de la investigación son pequeñas, mientras que las celdas en un paquete de EV son considerablemente más grandes.

“Una vez que aprendes a hacer la receta en Wallace, necesitas determinar cómo fabricarla a gran escala”, indicó Kelty. “Hay mucho que se aprende al pasar de la celda de moneda al formato grande, porque no se transfiere perfectamente”.

El BCDC está diseñado para hacer que este proceso sea menos complicado.

Una prueba en la instalación cuesta alrededor de $200,000, una cantidad considerablemente menor que en la planta Ultium de gran tamaño. Cuando el equipo del BCDC esté seguro de haber perfeccionado el proceso, la transición a producción masiva debería ser más sencilla, según Kelty. “El equipo es casi el mismo entre ambos, por lo que no debería ser tan difícil la transferencia”.

El BCDC es una o dos órdenes de magnitud más pequeño que la planta Ultium de 2.8 millones de pies cuadrados en Tennessee, que produce aproximadamente 300,000 celdas al año, o 45 gigavatios-hora. Aun así, el BCDC es significativamente más grande que el Wallace Center vecino.

“El BCDC tiene como objetivo cerrar la brecha”, explicó Mo Gallegos, encargado del BCDC en GM.

Recurrir a modelos de IA

Para reducir costos aún más, GM ha estado trabajando en simular tantos procesos como sea posible usando diversos modelos de IA. La compañía ha invertido significativamente en capacidades computacionales, no revelando una cifra exacta, pero se asemeja a una escala equivalente a la de un laboratorio nacional.

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

“En LMR, hemos registrado más de 150 millones de horas de CPU”, compartió 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”.

Además, existe un gemelo digital de todo el BCDC, que incluye tableros de control de equipos y sistemas de cableado. Antes de que los equipos llegaran al BCDC, se usó un visor de realidad virtual para hacer un recorrido virtual por el gemelo digital.

A medida que el BCDC ha ido tomando forma, se ha utilizado este gemelo digital para diversas tareas, como verificar si los planes brindaban suficiente espacio alrededor de los equipos para operaciones y reparaciones regulares, así como simular los sistemas de control del equipo para asegurar que todo funcionara como se esperaba.

“¿El equipo opera como se supone que debe hacerlo? ¿Funciona de manera segura? ¿Cumple con todos los objetivos del sistema de control? Todo esto acorta nuestro tiempo de depuración y arranque”, señaló Gallegos.

GM necesita toda la velocidad posible.

Mientras que el mercado de EV en EE.UU. ha mostrado señales de debilitamiento recientemente, a nivel global creció un 20% el año pasado. La presión de altos precios del petróleo, sumada a la disminución de costos de las baterías, sugiere que la transición lejos de los combustibles fósiles ocurrirá, si no es que ya lo está haciendo.

Si LMR está listo a tiempo, podría ayudar a GM a ofrecer EVs competitivos en precio, con suficiente rango para satisfacer a los consumidores. Sin embargo, primero, LMR deberá atravesar el BCDC, donde se espera que las primeras tandas salgan de la línea más adelante este año.

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

Kelty comparte que GM está desarrollando “la batería correcta para la aplicación correcta”, posiblemente recordando un antiguo lema de la compañía: “un automóvil para cada bolsillo y propósito”. LMR puede ser la primera prueba del BCDC, pero sin duda no será la última.