Акумулятор LMR від GM збільшує дальність і знижує витрати

Вступ

Компанія General Motors готується до запуску своєї нової генерації літій-манганової (LMR) батареї у 2028 році, обіцяючи до 30% більшої дальності порівняно з нинішніми літій-залізо-фосфатними (LFP) елементами за цінами, близькими до LFP. Розроблена у співпраці з LG Energy Solution та протестована на понад 300 повнорозмірних елементах, технологія LMR знижує вміст кобальту більш ніж на 60%, зменшуючи як витрати, так і вагу, при цьому зберігаючи енергетичну щільність на рівні, близькому до нікель-манган-кобальтових (NMC) батарей.

Чому LMR важлива

• Зниження витрат: Замінюючи дорогий кобальт манганом, GM прагне знизити витрати на пакети до $100/kWh — на рівні з LFP — при цьому забезпечуючи енергетичну щільність понад 220 Вт·год/кг.
• Економія ваги: Зменшений вміст кобальту дозволяє знизити вагу пакета до 12 кг у повнорозмірних пікапах, таких як Silverado EV, що покращує ефективність та вантажопідйомність.
• Покращення дальності: Вантажівки з LMR зможуть проїжджати близько 350 миль (560 км) на одному заряді, заповнюючи прогалину між базовими LFP (~250 миль) та дальнобійними NMC (~400 миль).

Технічний глибокий аналіз: Хімія електродів та джерела матеріалів

Катодна формула LMR змінює співвідношення NMC з 80/10/10 (Ni/Mn/Co) до приблизно 50/45/5, стабілізуючи високу напругу з використанням манганової спінельної фази. Основні інновації включають нано-покриття частинок катоду шаром літій-фосфату для запобігання розчиненню мангану при підвищених напругах (4.3 В). На стороні аноду графіт, змішаний з 5% кремнію, забезпечує більшу оборотну ємність (~450 мА·год/г) без втрати циклічної стабільності.

Стратегічні інвестиції GM у завод Element 25 в Луїзіані забезпечують внутрішнє постачання манганового сульфату для виробництва батарей на рівні до одного мільйона пакетів на рік. Цей вертикально інтегрований підхід дозволяє знизити витрати на морські перевезення більш ніж на 15% та скоротити час на контроль якості з восьми тижнів до менше ніж двох.

Стійкість постачальницького ланцюга та переваги локалізації

Курт Келті, віце-президент GM з батарейних систем, після 12 років роботи в Tesla, підкреслює важливість локалізації обробки сировини та складання елементів. “Скорочення нашого постачальницького ланцюга не лише знижує витрати, але й суттєво покращує контроль за дефектами та процес переробки”, — зазначає Келті. Він акцентує на новому Центрі інновацій батарейних елементів Wallace у Воррені, Мічиган, де пілотні лінії прискорюють валідацію елементів за екстремальних умов — від –30 °C до 60 °C.

У співпраці з Redwood Materials GM масштабує переробку чорної маси з відпрацьованих елементів для відновлення кобальту, нікелю та мангану з 95% виходу матеріалів, що ще більше зменшує чисту вартість матеріалів на кВт·год до 10% протягом наступних п’яти років.

Порівняльний аналіз: LMR проти LFP проти NMC

Експертні думки та контекст галузі

Автомобільний аналітик доктор Сара Лі з GreenVolt Consulting зазначає: “Підхід GM до LMR є практичним компромісом — збереження високої енергетичної щільності при зменшенні залежності від конфліктних мінералів. Це відповідає загальним тенденціям в індустрії, зокрема у Ford та CATL, до катодів з високим вмістом мангану.” Ford нещодавно оголосив про свою власну формулу з низьким вмістом кобальту, яка запланована на дебют у кінці 2029 року, підтверджуючи, що хімії типу LMR стають основними.

Тим часом стартапи в галузі батарей, такі як Our Next Energy (ONE) та 24M, досліджують напівтверді електроди та безанодні конструкції для досягнення енергетичної щільності понад 350 Вт·год/кг, але ставка GM на поступові вдосконалення обіцяє швидший вихід на ринок з перевіреними виробничими лініями.

Перспективи та дорожня карта

• 2026: Пілотне виробництво елементів LMR на рівні 100 МВт·год/рік у Воррені, Мічиган.
• 2028: Запуск LMR у шасі Silverado EV та GMC Hummer EV з шістьма великими призматичними елементами на пакет.
• 2030+ Інтеграція наступного покоління анодів з кремнієм та твердих сепараторів для збільшення циклічної стабільності до понад 2500 циклів.

Келті також натякнув на “сучасні добавки електролітів”, розроблені для підтримки швидкої зарядки в умовах під нульовою температурою, вирішуючи одну з останніх перешкод для впровадження електромобілів у холодному кліматі.

Висновок

З LMR GM має намір досягти цінової паритетності з автомобілями з двигунами внутрішнього згоряння, де існує розрив у $7,500, який наразі компенсується лише федеральними податковими кредитами. Якщо це вдасться, LMR встановить новий стандарт для доступних електромобілів з великою дальністю, які в значній мірі виготовляються з матеріалів, що постачаються зсередини країни. У міру впровадження LMR поряд із існуючими пропозиціями LFP та NMC, GM займає лідируючі позиції в інноваціях батарей, виконуючи обіцянку щодо широкомасштабної та конкурентоспроможної електрифікації.