فناوری باتری جدید جنرال موتورز با غنای منگنز: نویدبخش خودروهای الکتریکی ارزان‌تر در سال ۲۰۲۸

جنرال موتورز (General Motors - GM) روز سه‌شنبه از شیمی جدیدی برای باتری‌های خود تحت عنوان «غنی از لیتیوم-منگنز» (lithium-manganese-rich - LMR) رونمایی کرد. این شرکت اعلام کرده است که این فناوری جدید ضمن کاهش قابل توجه هزینه‌ها، بُرد حرکتی نزدیک به پیشرفته‌ترین باتری‌های موجود در بازار را ارائه خواهد داد.

کورت کلتی (Kurt Kelty)، معاون بخش باتری، پیشرانه و پایداری در جنرال موتورز، در این باره به تک‌کرانچ (TechCrunch) گفت: «با باتری‌های LMR، می‌توانیم در پیکاپ‌های خود بُرد بیش از ۶۴۰ کیلومتر (۴۰۰ مایل) را ارائه دهیم و همزمان هزینه‌های باتری خود را به طور قابل توجهی کاهش دهیم.»

باتری‌های LMR همچنین میزان نیکل و کبالت استفاده شده را در مقایسه با پیشرفته‌ترین سلول‌های جنرال موتورز به شدت کاهش خواهند داد. این دو ماده معدنی حیاتی به راحتی از منابع داخلی در ایالات متحده قابل دسترس نیستند.

در حال حاضر، شورولت سیلورادو EV (Chevrolet Silverado EV) از سلول‌های نیکل-منگنز-کبالت (nickel-manganese-cobalt - NMC) استفاده می‌کند که با یک بار شارژ کامل، بُردی معادل ۷۹۲ کیلومتر (۴۹۲ مایل) فراهم می‌آورد. این بُرد قابل توجه، قیمت بالایی نیز به همراه دارد؛ قیمت این پیکاپ‌های الکتریکی برای عموم بیش از ۷۳ هزار دلار آغاز می‌شود (نسخه ناوگان قیمت کمتری دارد). جنرال موتورز در حال برنامه‌ریزی برای تولید نسخه‌ای با سلول‌های ارزان‌تر لیتیوم-آهن-فسفات (lithium-iron-phosphate - LFP) است که قیمت را ۶ هزار دلار کاهش می‌دهد، اما بُرد را نیز به ۵۶۳ کیلومتر (۳۵۰ مایل) محدود می‌کند.

فناوری جدید LMR می‌تواند کاهش قیمت باتری‌های LFP را حفظ کند، بدون اینکه بُرد حرکتی به میزان زیادی کاهش یابد.

جنرال موتورز می‌گوید سلول‌های جدید به چند دلیل ارزان‌تر خواهند بود. یکی از دلایل اصلی این است که منگنز ارزان‌تر از کبالت یا نیکل است. ترکیب شیمیایی LMR شامل صفر تا ۲ درصد کبالت، ۳۰ تا ۴۰ درصد نیکل و ۶۰ تا ۷۰ درصد منگنز خواهد بود. این میزان به طور قابل توجهی کمتر از سلول‌های پیشرو NMC امروزی است که تا ۱۰ درصد کبالت و ۸۰ درصد نیکل دارند.

تلاش‌های قبلی برای ساخت باتری‌های غنی از منگنز معمولاً منجر به افت سریع کیفیت و عملکرد می‌شد. جنرال موتورز معتقد است که این مشکل را حل کرده است. این خودروساز با آزمایش طیف وسیعی از مواد و فرآیندهای تولید، به فرمولاسیون فعلی دست یافته است.

پک‌های باتری LMR به جای کیسه‌ها (pouches)، حاوی سلول‌های منشوری (prismatic cells) خواهند بود. باتری‌های Ultium فعلی از کیسه‌ها استفاده می‌کنند. کلتی (Kelty) گفت که تغییر به سلول‌های منشوری که دارای پوسته سخت‌تری هستند، به شرکت کمک می‌کند تا پک باتری با بیش از ۵۰ درصد قطعات کمتر بسازد.

او اظهار داشت: «این یک صرفه‌جویی عظیم در هزینه است که به دست خواهیم آورد.»

جنرال موتورز برنامه‌های بزرگی برای LMR دارد و این شیمی جدید به طور بالقوه در سراسر خط تولید خودروهای الکتریکی این شرکت گسترش خواهد یافت. اندی اوری (Andy Oury)، مدیر برنامه‌ریزی کسب‌وکار در جنرال موتورز، گفت که LMR می‌تواند «بخش بزرگی از بازار میانی» را به خود اختصاص دهد و باتری‌های LFP را به خودروهای سطح پایه و باتری‌های گران‌تر NMC را به کاربردهایی که نیاز به بُرد طولانی و چگالی انرژی بالا دارند، سوق دهد.

سلول‌های جدید توسط اولتیوم سلز (Ultium Cells)، سرمایه‌گذاری مشترک جنرال موتورز با ال‌جی انرژی سلوشن (LG Energy Solution)، تولید خواهند شد. این دو شرکت از طریق اولتیوم میلیاردها دلار در زمینه تولید باتری در ایالات متحده سرمایه‌گذاری کرده‌اند.

هر دو شرکت سال‌هاست که به دنبال توسعه LMR هستند. جنرال موتورز بیش از ۵۰ پتنت (patent) در زمینه LMR دارد، اگرچه ال‌جی نیز به طور مستقل روی این فناوری کار کرده است. کلتی (Kelty) تأیید کرد که احتمال دارد ال‌جی نسخه خود از سلول‌های LMR را تولید کند که حق پتنت‌های جنرال موتورز را نقض نمی‌کند و این امر می‌تواند باعث گسترش بیشتر این شیمی باتری شود. کلتی گفت: «جالب خواهد بود که ببینیم همه این‌ها چگونه پیش می‌رود.»

تحقیقات جنرال موتورز بر روی LMR یک دهه است که در جریان است. تلاش‌های این شرکت در چند سال اخیر شدت گرفت، زیرا مهندسان با موفقیت سلول‌های با اندازه بزرگ، مشابه آنچه در خودروهای الکتریکی امروزی استفاده می‌شود، تولید کردند.

کوشال نارایاناسوامی (Kushal Narayanaswamy)، مدیر مهندسی پیشرفته سلول در جنرال موتورز، گفت که این شرکت تاکنون حدود ۳۰۰ سلول بزرگ تولید کرده و برنامه آزمایش آن‌ها معادل حدود ۱.۵ میلیون مایل رانندگی معمول است.

این امر تنها چند سال زمان باقی می‌گذارد تا شرکت کارخانه‌های تولیدی موجود خود را برای سازگاری با شیمی جدید اصلاح کرده و سپس تولید را افزایش دهد. مقیاس‌پذیری، به ویژه در مورد اولین سلول‌های Ultium، چالش‌برانگیز بود.

کلتی (Kelty) اطمینان دارد که جنرال موتورز می‌تواند به هدف سال ۲۰۲۸ دست یابد.

او گفت: «این فناوری تمام معیارهای عملکردی ما را برآورده می‌کند، ما شریکی داریم که آن را تولید خواهد کرد، و یک مکان تولید داریم. موضوع دیگر این است که زنجیره تأمین بسیار بومی‌تر از باتری‌های با نیکل بالا یا LFP است، بنابراین ما واقعاً انگیزه داریم که این کار را انجام دهیم. بسیاری از مسائل در اینجا دست به دست هم داده‌اند که ما را به حرکت سریع ترغیب می‌کنند.»