De nieuwe batterijtechnologie van GM zou een doorbraak kunnen zijn voor betaalbare elektrische voertuigen

General Motors introduceert mogelijk baanbrekende nieuwe batterijtechnologie die niet alleen 30 procent meer energiedichtheid heeft tegen de huidige productiekosten voor cellen, maar ook de Chinese wurggreep op intellectueel eigendom voor EV-batterijen zou omzeilen. Het bedrijf beweert zelfs dat dit nieuwe type batterijpakket de kosten van zijn elektrische SUV's zou kunnen verlagen, zodat ze vergelijkbaar zijn met die van benzine-aangedreven modellen.

Het nieuws kwam vandaag nadat GM aankondigde dat het lithium-mangaanrijke (LMR) batterijcellen gaat gebruiken in zijn grootste elektrische voertuigen, de full-size trucks en SUV's van Chevrolet, GMC en Cadillac. Ze zullen worden geproduceerd door Ultium Cells, de joint-venture batterijfabrikant met LG Energy Solutions. De eerste van deze cellen zullen in 2027 van een pilotlijn komen, met volledige massaproductie in 2028 in een fabriek die nog niet is bekendgemaakt.

De nieuwe cellen hebben een prismatisch formaat, in tegenstelling tot de huidige pouchcellen van Ultium, die een nikkel-kobalt-mangaan-aluminium-chemie gebruiken. Deze cellen, in grote gestandaardiseerde modules, drijven GM's volledige huidige elektrische modellen aan, van de compacte Chevrolet Equinox elektrische auto tot de GMC Hummer elektrische auto.

De nieuwe prismatische cellen lijken nog groter dan de pouchcellen van Ultium, hoewel GM geen afmetingen heeft verstrekt. Ze worden ondergebracht in modules die over het algemeen 50 procent minder onderdelen bevatten dan hun voorgangers. Dit kan vertragingen voorkomen, zoals die welke de massaproductie van de Ultium-modules met 12 tot 18 maanden vertraagden , waardoor de levering van verschillende modellen van eind 2022 naar begin 2024 werd verschoven.

Cruciaal is dat GM beweert dat zijn Ultium-batterijingenieurs een chemische samenstelling hebben ontwikkeld die een derde hogere energiedichtheid biedt dan vergelijkbare lithium-ijzerfosfaat (LFP) – tegen vergelijkbare celkosten. China bezit vrijwel alle intellectuele eigendomsrechten rondom LFP-technologie, die goedkoper is qua materiaal dan NMCA omdat er geen van deze metalen worden gebruikt. Het nadeel van lagere kosten is een lagere energiedichtheid per volume.

De eerste NMC-cellen gebruikten ongeveer een derde van de samenstelling nikkel, mangaan en kobalt. GM's huidige Ultium-cellen met een hoog nikkelgehalte vervingen een groot deel van dat kobalt door nikkel en voegden aluminium toe. Ze gebruiken ongeveer 5 procent kobalt en 10 procent mangaan, aldus Andy Oury, de batterijtechnicus van GM, terwijl de rest uit nikkel en aluminium bestaat.

De LMR-cellen vervangen echter een deel van het duurdere nikkel en vrijwel al het kobalt door mangaan – dat goedkoper en wereldwijd overvloediger aanwezig is. Ze bestaan ​​volgens Oury voor 60 tot 70 procent uit mangaan, voor 30 tot 40 procent uit nikkel en slechts tot 2 procent uit kobalt.

De nieuwe chemie, in een tweede type cel, zal ook een nieuw moduleformaat gebruiken. Gestandaardiseerde Ultium NMCA-modules voor elk voertuig waren de juiste oplossing voor GM om zijn huidige assortiment van twaalf verschillende elektrische modellen te lanceren, aldus de leidinggevenden. In de toekomst voorziet het bedrijf het gebruik van verschillende chemie voor verschillende doeleinden: NMCA voor de meest krachtige en capabele modellen, nu LMR voor een lange actieradius tegen lagere kosten, en LFP voor de minst dure modellen.

Als LMR-chemie daadwerkelijk een cel oplevert die net zo goedkoop te produceren is als LFP, maar met een hogere energiedichtheid, zou dat een game changer kunnen zijn. Ook voor de concurrentiepositie van Noord-Amerika ten opzichte van China op het cruciale gebied van de ontwikkeling en productie van batterijen.

"LMR zal onze oplossingen met een hoog nikkel- en ijzerfosfaatgehalte aanvullen om de keuzemogelijkheden voor klanten in de markt voor trucks en grote SUV's te vergroten", aldus Kurt Kelty, vicepresident Batterij, Aandrijving en Duurzaamheid van GM. Het zal, zo zei hij, "de Amerikaanse batterij-innovatie bevorderen en tot ver in de toekomst banen creëren."

LMR-pakketten zullen met name de kosten van sommige full-size elektrische trucks en SUV's verlagen, waardoor hun prijzen dichter bij die van hun benzine-tegenhangers komen. Dat is cruciaal voor het stimuleren van de verkoop van full-size elektrische modellen, die nog niet dezelfde volumes en marktpenetraties hebben bereikt als GM's compacte en middelgrote elektrische crossovers.

GM heeft weinig gezegd over zijn plannen voor cellen die gebruikmaken van de derde chemie, lithium-ijzerfosfaat. De aankomende Chevrolet Bolt EV uit 2026 – een reboot van de compacte hatchback die van 2017 tot en met 2022 het eerste en enige batterij-elektrische model was – zal naar verwachting echter al lang LFP-cellen gebruiken om de prijs dicht bij het niveau van $ 30.000 van eerdere modellen te houden. Meer details zijn binnen enkele weken of maanden te verwachten.

De aanstelling van Kelty was een succes voor GM, gezien zijn eerdere aanstelling van elf jaar als Tesla's batterij-tsaar – en vijftien jaar daarvoor bij de Japanse celfabrikant Panasonic. Hij vertelde WIRED dat hij bij GM aankwam met "enige vooroordelen" over de richting die het bedrijf in de toekomst met zijn cellen moest inslaan. Hij stond, zo zei hij, aanvankelijk afwijzend tegenover het idee om LMR-celchemie te gebruiken, maar de batterijtechnici van GM hadden sinds 2015 aan de ontwikkeling van de chemie gewerkt – en bleven hun pleidooi voeren.

De duidelijke voordelen van LMR, zei Kelty, brachten hem uiteindelijk over de streep. Cellular-partner LG Energy Solutions bracht zijn eigen portfolio van meer dan 200 LMR-patenten, die teruggaan tot 2010, mee, en de aankondiging van deze week is het resultaat.

LMR is nog geen standaardterm voor de batterijchemie; volgens de formaten van de andere twee zou het eigenlijk LMN moeten zijn, wat staat voor lithium-mangaan-nikkel. Ongeacht de naam hoopt GM de eerste te zijn die het in grote aantallen op de markt brengt. Ford gebruikte dezelfde term en was GM voor op het gebied van PR toen Charles Poon, wereldwijd directeur van de afdeling elektrische aandrijftechniek, eind april een LinkedIn-bericht publiceerde.

In dat bericht stond dat Ford "een baanbrekende batterijchemie had ontwikkeld die zal leiden tot verbeterde veiligheid, lagere kosten en een toonaangevende energiedichtheid in de sector", en dat het bedrijf eraan werkte om deze te integreren in elektrische Ford-voertuigen "binnen dit decennium". De aankondiging van GM in de LMR-serie werd later vermeld, met name in 2028.