ゼネラルモーターズは、画期的な可能性を秘めた新型バッテリー技術を導入しようとしている。この技術は、既存のセル製造コストでエネルギー密度を30%向上させるだけでなく、EVバッテリーに関する中国の知的財産権の独占状態を回避できる可能性がある。同社は、この新型バッテリーパックによって電気SUVのコストが下がり、ガソリン車と同等の性能を実現できると主張している。
このニュースは、GMがシボレー、GMC、キャデラックが販売する大型トラックとSUVといった同社最大の電気自動車に、リチウムマンガンリッチ（LMR）バッテリーセルを採用すると発表したのと同日に報じられた。このバッテリーセルは、LGエナジーソリューションズとの合弁バッテリーメーカー、アルティウムセルズで生産される。最初のセルは2027年にパイロットラインから供給され、2028年には工場の所在地を非公開にし、量産開始となる予定だ。
新しいセルは角柱型で、アルティウムの現行のパウチ型セル（ニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム系）とは異なります。これらのセルは大型の標準化モジュールに収められ、コンパクトなシボレー・エクイノックスEVからGMCハマーEVまで、GMの現行EVラインナップ全体に搭載されています。
GMは寸法を明らかにしていないが、新型角柱型セルはUltiumのパウチ型セルよりもさらに大きいように見える。これらのセルは、従来品と比べて部品点数が50%削減されたモジュールに収められる。これにより、Ultiumモジュールの量産開始が12～18ヶ月遅れ、一部モデルの納入が2022年後半から2024年初頭にずれ込むような遅延は回避される可能性がある。
低コスト、高エネルギー密度
GMのLMRバッテリーセルのフルサイズ試作機。GMは、生産コストを追加することなくエネルギー密度を3分の1向上させる新化学反応の鍵を解明するため、フルサイズLMRセルを300個試作したようだ。
写真：ゼネラルモーターズのスティーブ・フェクト重要なのは、GMがUltiumバッテリーのエンジニアらが、同等のリン酸鉄リチウム（LFP）と比較して3分の1高いエネルギー密度を、同等のセルコストで実現する化学組成を開発したと主張していることです。LFPの化学組成に関する知的財産は中国がほぼ全てを保有しており、NMCAよりも材料費が低いのは、これらの金属を一切使用していないためです。しかし、コスト削減の代償として、体積当たりのエネルギー密度は低くなります。
初期のNMCセルは、ニッケル、マンガン、コバルトをほぼ同量使用していました。GMの現在の「高ニッケル」アルティウムセルは、コバルトの多くをニッケルに置き換え、アルミニウムを追加しています。GMのバッテリーエンジニアであるアンディ・オーリー氏によると、アルティウムセルは約5%のコバルトと10%のマンガンを使用し、残りはニッケルとアルミニウムです。
しかし、LMRセルは、高価なニッケルの一部とコバルトのほぼすべてを、より安価で世界的に豊富なマンガンで代替している。オーリー氏によると、LMRセルの成分はマンガンが60～70%、ニッケルが30～40%、コバルトは最大2%だという。
新たな化学組成を持つ2つ目のセルは、新しいモジュールフォーマットを採用します。GM幹部によると、すべての車両に標準化されたUltium NMCAモジュールは、現在12種類のEVモデルを展開するGMにとって最適なソリューションでした。今後、GMは用途に応じて異なる化学組成を使用する予定です。高性能で高性能なモデルにはNMCA、低コストで長距離走行を可能にするLMR、そして最も安価なモデルにはLFPを採用します。
安価な長距離電気SUVとトラック
もし LMR 化学によって、LFP と同程度に製造コストが低く、より高いエネルギー密度を持つセルが実際に生産されれば、バッテリーの開発と生産という重要な分野における中国に対する北米の競争力を含め、状況を大きく変えるものとなる可能性がある。
「LMRは、当社の高ニッケルおよびリン酸鉄ソリューションを補完し、トラックおよびフルサイズSUV市場におけるお客様の選択肢を拡大します」と、GMのバッテリー、推進力、サステナビリティ担当副社長であるカート・ケルティ氏は述べています。「LMRは、アメリカのバッテリー技術革新を前進させ、将来にわたって雇用を創出するでしょう。」
ミシガン州ウォーレンにあるゼネラルモーターズのウォレス バッテリー セル イノベーション センターのバッテリー技術者が化学スラリーのサンプルを採取しています。
写真：ゼネラルモーターズのスティーブ・フェクト具体的には、LMRパックは一部のフルサイズEVトラックおよびSUVモデルのコストを下げ、ガソリン車と同等の価格に近づけることになります。これは、GMのコンパクトおよびミッドサイズEVクロスオーバーと同等の販売台数と市場浸透率を達成していないフルサイズEVモデルの販売を促進する上で非常に重要です。
GMは、第3の化学組成であるリン酸鉄リチウム（LFP）を用いたセルの計画についてはほとんど語っていません。しかし、2017年から2022年までGM初にして唯一のバッテリー電気自動車モデルであったコンパクトハッチバックのリブートとなる、2026年型シボレー・ボルトEVは、価格を従来モデルの3万ドル程度に抑えるためにLFPセルを採用すると長らく予想されていました。今後数週間から数ヶ月以内に詳細が明らかになると期待されます。
テスラの元バッテリー責任者の仕事
ケルティの採用はGMにとって大きな成果だった。彼はテスラのバッテリー責任者として11年間、そしてその前の15年間は日本のセルメーカーであるパナソニックに在籍していた。彼はWIREDの取材に対し、GMに入社した際に、今後のセルの方向性について「ある程度の先入観」を持っていたと語った。当初はLMRセルの化学組成を採用することに抵抗があったが、GMのバッテリーエンジニアたちは2015年からこの化学組成の開発に取り組んでおり、その主張を貫いたという。
ケルティ氏によると、最終的にLMRの明確な優位性が彼を納得させたという。セルパートナーであるLGエナジーソリューションズは、2010年に遡る200件を超えるLMR特許ポートフォリオを持ち込み、今週の発表はその結果だ。
GM のバッテリー技術者が、プロトタイプの LMR バッテリー セルのアノード サンプル上で電極を調整しています。
写真：ゼネラルモーターズのスティーブ・フェクトLMRはまだバッテリー化学用語として業界標準ではありません。他の2つの名称に倣うと、正しくはリチウム・マンガン・ニッケル（LMN）です。名称がどうであれ、GMは最初にこのバッテリーを量産市場に投入したいと考えています。フォードも同じ用語を使用し、GMに先んじて広報活動を行いました。フォードの電動推進エンジニアリング担当グローバルディレクター、チャールズ・プーン氏が4月下旬にLinkedInに投稿したのです。
その投稿では、フォードが「安全性の向上、コストの削減、そして業界をリードするエネルギー密度につながる画期的なバッテリー化学」を開発し、「この10年以内に」フォードの電気自動車に搭載する予定だと述べられていた。GMのLMR発表では、その後、2028年と明記された。
