La gigafactory di LG Energy Solution a Lansing, nel Michigan, è lunga circa 800 metri e larga circa 400 metri. All’interno, lo stabilimento da 260.000 metri quadrati ha corridoi illuminati da luci bianche intense che sembrano estendersi a perdita d’occhio.

L’atmosfera è clinica e leggermente inquietante, con robot che svolgono gran parte del lavoro, veicoli a guida autonoma (AGV) che trasportano le materie prime all’interno dell’impianto e operatori umani che supervisionano il tutto. Insieme lavorano in una struttura da oltre 2 miliardi di dollari, che procede silenziosamente verso un futuro più pulito.

La fabbrica di batterie rinata anche grazie all'intelligenza artificiale

La fabbrica sorge su un’area di 91 ettari ed era stata inizialmente pianificata come joint venture Ultium Cells tra LGES e General Motors per produrre batterie per auto elettriche. Ma dopo la fine degli incentivi fiscali federali per i veicoli elettrici e una crescita delle vendite EV più lenta del previsto, lo scorso anno GM ha venduto la propria quota nello stabilimento, lasciando LGES come unico proprietario dell’impianto. Lo scioglimento dell’accordo rientra in una serie più ampia di separazioni e ristrutturazioni di joint venture che hanno scosso l’industria americana dell’auto elettrica, comprese quelle che hanno coinvolto Ford e SK On, GM e Samsung SDI, e Stellantis e LGES. L’intero settore sta risentendo dei bruschi cambi di rotta normativi negli Stati Uniti, dove gran parte del sostegno pubblico ai progetti a basso impatto ambientale è stato ritirato.

Ora, la domanda di sistemi di accumulo di energia a batteria (ESS) da parte dei data center per l’intelligenza artificiale e delle utility sta dando nuova linfa allo stabilimento, attenuando l’impatto della domanda EV poco brillante. LGES è anche tra le prime aziende a portare negli Stati Uniti la produzione di batterie al litio-ferro-fosfato (LFP). La Cina domina la tecnologia LFP e la sua commercializzazione, ma i produttori di batterie stanno lavorando per riportare una quota maggiore di questa produzione negli USA, proprio dove questa chimica è stata sviluppata per la prima volta negli anni Novanta. 

Sebbene il business delle batterie per auto elettriche di LGES non stia vivendo il suo momento migliore, l’azienda prevede che la sua divisione nordamericana ESS, LGES Vertech, diventi redditizia entro il quarto trimestre di quest’anno. La crescita è trainata in larga parte dalla rapida espansione dei data center per l’IA e dal crescente utilizzo delle batterie ESS nelle reti elettriche e nei progetti legati alle energie rinnovabili.

Batterie per Tesla e Toyota

Lo stabilimento di Lansing ha ora iniziato a produrre celle pouch LFP per i sistemi di accumulo energetico di Tesla, nell’ambito di un accordo di fornitura da 4,3 miliardi di dollari siglato lo scorso anno dalle due aziende. L’impianto fornirà inoltre batterie ESS alla DTE Energy del Michigan. 

LGES, però, non sta abbandonando la produzione di batterie per veicoli elettrici. L’azienda ha dichiarato che nello stesso stabilimento produce anche celle nichel-manganese-cobalto (NMC) per la futura Toyota Highlander completamente elettrica e che in futuro potrebbe fornire batterie ad altri costruttori. È ragionevole ipotizzare che queste celle possano alimentare anche la Subaru Getaway a tre file, tecnicamente imparentata, e la più premium Lexus TZ.

Stabilimento batterie LGES di Lansing, Michigan

Foto di: LGES

Robert Lee, responsabile di LGES per il Nord America, ha spiegato che convertire l’impianto dalla produzione di batterie per EV a quella per ESS non è stato semplice come potrebbe sembrare.

“Non è facile”, ha detto Lee durante una tavola rotonda con i media nello stabilimento questa settimana. “Il coating delle LFP è più spesso e ci sono leggere differenze nel processo produttivo, quindi è necessario installare alcune nuove attrezzature e validarle per poter costruire le batterie”.  

LGES ritiene comunque che l’investimento valga la pena, considerando la domanda di accumulo energetico in rapida crescita.

Citando una ricerca di Wood Mackenzie, LGES ha affermato che negli ultimi dieci anni gli Stati Uniti hanno aggiunto circa 25 GWh di capacità di accumulo energetico. Solo quest’anno, secondo l’azienda, il Paese ha aggiunto 100 GWh di capacità ESS. La dimensione media dei progetti è cresciuta da circa 10 MWh a 1.000 MWh, mentre i progetti stessi stanno diventando più sicuri, meno costosi e più rapidi da integrare nelle reti elettriche, negli impianti rinnovabili e nei data center per l’IA.

“In questo Paese abbiamo bisogno di molti importanti aggiornamenti infrastrutturali”, ha detto Lee. “Vent’anni fa avevamo una capacità di generazione elettrica pari a circa il doppio di quella della Cina. Oggi la Cina ha una capacità due volte e mezzo superiore a quella degli Stati Uniti. Come nazione, dobbiamo investire nella nostra rete e nelle infrastrutture energetiche”.

Dentro la linea di produzione LFP per sistemi ESS

Una fabbrica di batterie non assomiglia a un tradizionale stabilimento automobilistico che produce motori e scocche. Non c’è il frastuono del metallo che batte né una catena di montaggio in movimento dove gli operai si piegano e si torcono per installare componenti. È più silenziosa di una fabbrica di auto ed è fortemente automatizzata. Non c’è un granello di polvere e l’impianto è praticamente inodore.

Le batterie sono inoltre estremamente sensibili alla contaminazione: per questo ho dovuto indossare una tuta bianca integrale, occhiali, retina per capelli e copriscarpe. Poi siamo stati investiti da getti d’aria ad alta pressione per la decontaminazione e abbiamo dovuto cambiare i copriscarpe tre volte tra le diverse sezioni dello stabilimento.

Sulle fotocamere degli smartphone e sui dispositivi sono stati applicati adesivi. E i dirigenti LGES arrivati dalla sede coreana dell’azienda hanno tenuto d’occhio i giornalisti, assicurandosi che nessuno rimuovesse di nascosto gli adesivi per scattare foto di proprietà intellettuale sensibile durante il tour della linea produttiva.

(Alcune aziende sono ancora più prudenti riguardo alla loro proprietà intellettuale. Durante una recente visita a una fabbrica Jaguar Land Rover in Inghilterra, il programma è stato condiviso tramite un’app per smartphone e poi i nostri telefoni sono stati chiusi in un armadietto per tutta la durata dell’evento.)

Stabilimento batterie LGES di Lansing, Michigan. Un dettaglio delle linee produttive

Foto di: LGES

Abbiamo poi osservato alcuni processi chiave della produzione di batterie LFP, come coating, calandratura (pressatura a rulli), essiccazione, formazione e degasaggio. In termini semplici, il coating applica il materiale attivo del catodo della batteria — uno slurry umido dalla consistenza simile a una pastella — su fogli metallici; la calandratura comprime questi strati fino allo spessore corretto; l’essiccazione rimuove l’umidità. La formazione è la fase in cui le celle vengono caricate e scaricate per la prima volta per attivarle, mentre il degasaggio elimina i gas che si accumulano durante il processo. 

Le batterie LFP e NMC utilizzano in linea generale gli stessi principi di base per la produzione delle celle, ma i materiali catodici sono ottenuti attraverso processi chimici diversi. Questa differenza richiede modifiche ad alcuni parametri produttivi, alle attrezzature e ai controlli qualità, anche se la linea di produzione complessiva resta in gran parte simile. Le differenze sono più evidenti a monte, perché le catene di fornitura sono molto diverse: le LFP utilizzano ferro e fosforo invece di nichel, manganese e cobalto.

Le celle pouch LFP finite sono sottili, lunghe e rettangolari. Vengono impilate in container e spedite all’altra grande fabbrica di batterie di LGES a Holland, sempre in Michigan, dove sono assemblate in sistemi ESS completi. E anche se le celle LFP sono prodotte interamente negli Stati Uniti, gli ingegneri hanno spiegato che le materie prime provengono da Paesi tra cui Indonesia e Cina.

Le chimiche del futuro

LGES ha dichiarato di lavorare con General Motors allo sviluppo di batterie ricche di litio e manganese (LMR). Queste celle utilizzeranno molto meno nichel e cobalto, materiali costosi e dannosi per l’ambiente da estrarre, affidandosi maggiormente al manganese, che può essere lavorato negli Stati Uniti. GM ha affermato che le batterie LMR alimenteranno i suoi pick-up e SUV full-size dal 2028 in poi, offrendo oltre 640 km di autonomia a un costo simile a quello delle più economiche batterie LFP.

LGES sta però lavorando anche ad altre tecnologie di nuova generazione, comprese batterie agli ioni di litio più avanzate e celle agli ioni di sodio, monitorando da vicino lo sviluppo delle batterie allo stato solido.

L’azienda si sta preparando a produrre le nuove celle agli ioni di litio della serie 46 per veicoli elettrici nella futura gigafactory in Arizona. LGES ha spiegato che queste celle di formato più grande sono più adatte agli EV di nuova generazione con pacchi batteria strutturali, mentre ulteriori progressi potrebbero in futuro consentire tempi di ricarica di 10 minuti e migliorare la sicurezza del pacco batteria.

Impianto di batterie LGES Lansing, Michigan. La produzione delle celle.

Foto di: LGES

“Vogliamo semplicemente tenere aperte tutte queste opzioni”, ha detto Devon Wilson, vicepresidente vendite e marketing di LGES Vertech. “Continuiamo a valutare altre chimiche [e] il sodio è una delle più importanti per noi”, ha aggiunto, spiegando che l’azienda sta preparando un programma pilota per batterie agli ioni di sodio destinate ai sistemi di accumulo energetico. Il colosso cinese delle batterie CATL ha già accelerato nella commercializzazione delle batterie agli ioni di sodio, ma gli Stati Uniti stanno iniziando a recuperare terreno, con General Motors che ha annunciato a sua volta piani per l’impiego di batterie ESS agli ioni di sodio entro la fine del decennio.

Per quanto riguarda le batterie allo stato solido per veicoli elettrici, Lee ha spiegato che restano dei colli di bottiglia. 

“Il problema dello stato solido è la produzione su larga scala”, ha detto Lee. “Ha un’ottima densità energetica, quindi se si realizza un formato piccolo si dovrebbe riuscire ad arrivarci. Se invece si producono formati molto grandi, la maggior parte delle aziende è in difficoltà”, ha aggiunto. Secondo Lee, le auto elettriche non saranno la prima applicazione per batterie allo stato solido destinate al mercato di massa.

“Probabilmente le vedrete negli smartphone un decennio prima di vederle sui veicoli elettrici”, ha aggiunto. “Mi aspetterei prima applicazioni specialistiche, prima di poterle considerare adatte agli EV o persino agli ESS”. 

C’è anche una particolare ironia in tutto questo. Negli ultimi due anni sono stati cancellati progetti di energia pulita per miliardi di dollari, inclusi diversi impianti per batterie. Questa disruption ha spinto anche i produttori di batterie più grandi e consolidati a cambiare strategia e continuare comunque a produrre batterie. Le batterie ESS finiranno accanto a parchi solari, all’esterno dei data center per l’intelligenza artificiale o sulla rete elettrica, contribuendo a costruire proprio quell’infrastruttura che potrebbe alimentare la prossima ondata di elettrificazione in America.

Contatta l’autore: suvrat.kothari@insideevs.com

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