GM строит в Уоррене (Мичиган) Центр разработки аккумуляторных ячеек (BCDC): два здания общей площадью 500 тыс. кв. футов. Задача — удешевить электромобили и быстрее запускать новые ячейки.
Батарея составляет 30–40% стоимости EV у GM. Компании нужно конкурировать с Tesla и китайскими EV, которые рано или поздно придут в США. Спрос на недорогие EV вырос после подорожания бензина на 40% из-за войны в Иране.
Китай контролирует добычу и переработку кобальта, никеля и редкоземов. GM делает ставку на другие химии: LMR-ячейки с минимумом кобальта и никеля и натрий-ионные ячейки для накопителей энергии вместе со стартапом Peak Energy.
BCDC обойдётся в $900 млн и станет «мостом» между лабораторией и серийным производством. Максимум — 4–5 ГВт·ч ячеек, но важнее качество: на малых объёмах отрабатываются техпроцессы и рецептуры до масштабирования.
Знания получат партнёры, включая Ultium Cells (СП с LG Energy Solution). Завод в Уоррене (Огайо) с 2022 года делает NMCA-ячейки для EV, а в Спринг-Хилле (Теннесси) с 2024 года — LFP-ячейки для накопителей.
Первые тестовые призматические LMR-ячейки BCDC выпустит в четвёртом квартале этого года, серийный выпуск в Спринг-Хилле начнётся в 2028-м. Затем добавятся натрий-ионные ячейки для накопителей.
Путь ячейки к рынку состоит из четырёх этапов:
создание химии в лаборатории Kettering: одиночные ячейки, около 1 л суспензии;
Wallace Battery Cell Innovation Center (с 2023 года): ячейки до 200 А·ч, мелкие партии, 40 л;
BCDC: тысячи ячеек в день, 1500–2000 л за процесс;
серийное производство: десятки копий процесса одновременно.
Раньше второй и третий этапы почти всегда выполняли производители батарей за рубежом. Теперь GM делает их сам: Wallace и BCDC дают почти 1 млн кв. футов. BCDC построен с двойным запасом площади для расширения.
Перед физическим производством инженеры используют цифровые двойники. GM опирается на 10 лет данных о батареях, а ИИ-модели предсказывают результаты десятков изменений химии и процессов быстрее физических испытаний.
Моделирование смесителей позволило вдвое сократить время смешивания суспензии без потери качества. Весь цикл ячейки GM рассчитывает пройти примерно вдвое быстрее, а Курт Келти ранее говорил об экономии до года.
Двойники охватывают весь EV, батарейный пакет, ячейки, электроды и атомный уровень (диффузия лития). Атомное моделирование не зависит от химии: для перехода на натрий-ион «просто меняем атомы в модели».
Расчёты требуют огромных мощностей: комплекс разработки батарей потребляет больше энергии, чем любая другая часть кампуса. По словам GM, её вычислительные мощности в США уступают лишь национальным лабораториям.
Опыт пришёл из моделирования горения в ДВС. Расчёты для LMR-ячеек потребовали втрое больше вычислений, чем моделирование горения в бензиновом двигателе.
Келти хочет в перспективе «избавиться от тестирования», а в идеале — чтобы ИИ сам «синтезировал новую химию». Пока до этого далеко.
Похожие лаборатории есть у всех крупных производителей батарей, но у автопроизводителей СП по выпуску ячеек мало, а полный цикл R&D–производство — ещё реже. Окупится ли ставка GM, станет ясно через годы.