Ultium

Los motores previstos incluyen: ^{[ 16 ]}

• Un motor de imanes permanentes de tracción delantera de 180 kW (245 CV; 241 hp)   
• Un motor de imanes permanentes de 255 kW (347 CV; 342 hp) con tracción delantera o trasera.   
• Un motor de inducción con tracción integral de 62 kW (84 CV; 83 hp)   

Los motores son aptos para configuraciones de tracción delantera, tracción trasera y tracción total. Por ejemplo, el prototipo GMC Hummer EV presentado en marzo de 2020 cuenta con tracción total permanente y está equipado con tres motores de 255 kW (342 hp) , uno que impulsa el eje delantero y los otros dos las ruedas traseras. ^{[ 7 ]} Los tres tipos de motores de tracción se refrigeran con aceite y comparten un diseño de estator común. ^{[ 17 ]}  

Las unidades de transmisión son cajas de engranajes reductoras de una sola velocidad que aceptan uno o dos motores de tracción para impulsar las ruedas. Las cajas de engranajes están integradas con módulos de control electrónico del tren motriz. Estos módulos, también conocidos como electrónica de potencia, incluyen el inversor de potencia de tracción, el módulo de carga a bordo y el módulo de potencia de accesorios; ^{[ 18 ]} la integración de estos módulos en las unidades de transmisión da como resultado una masa combinada que es la mitad de la de los componentes equivalentes del Chevrolet Bolt EV. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Estas unidades de transmisión están diseñadas y empaquetadas en función de la configuración prevista del tren motriz, pero comparten muchos componentes comunes. ^{[ 21 ]} Las cinco unidades son: ^{[ 22 ]}

• Unidad de asistencia a la tracción integral
• Unidad FWD
• Unidad de tracción trasera
• Unidad de tracción delantera/trasera para camiones
• Unidad de doble motor con tracción trasera para camiones

Para el GMC Hummer EV, las unidades motrices proporcionan relaciones de reducción de 13,3:1 y 10,5:1 para las ruedas delanteras y traseras, respectivamente. ^{[ 23 ]}

Las celdas de batería Ultium presentan una química de níquel-cobalto-manganeso-aluminio (NCMA), fabricadas por Ultium Cells LLC, una empresa conjunta de GM y LG Energy Solution como celdas tipo bolsa de gran formato. ^{[ 24 ]} Los materiales de la batería serán suministrados por LG Chem y POSCO Chemical (materiales activos del cátodo) y Livent (hidróxido de litio). ^{[ 25 ] [ 26 ]}

En China, las celdas de batería de la marca Ultium utilizan la química de níquel-manganeso-cobalto (NMC) y son fabricadas por CATL con encapsulado cilíndrico. ^{[ 27 ]} Con el anuncio de la empresa conjunta con Samsung SDI para la cuarta planta de baterías en EE. UU. en abril de 2023, las celdas de batería Ultium prismáticas y cilíndricas se producirán en el país. ^{[ 28 ]}

La próxima generación del Chevrolet Bolt EV utilizará celdas Ultium con química de fosfato de hierro y litio , lo que reducirá el voltaje máximo y nominal de la celda. ^{[ 29 ]}

Cada celda tipo bolsa Ultium mide aproximadamente 23 x 4 x 0,4 pulgadas (584 x 102 x 10 mm) y pesa 3,0 lb (1,36 kg) , capaz de almacenar 0,37 kWh; ^{[ 30 ]} el voltaje nominal es de 3,7 V y tiene una capacidad nominal de 103 Ah. La densidad de energía gravimétrica de cada celda es de 127 Wh/lb (280 Wh/kg) ; la densidad de energía volumétrica correspondiente es de 10,4 Wh/in³ ⁽ 630 Wh/L) . Tiene una densidad de potencia gravimétrica de 10 segundos de 952 W/kg. ^{[ 31 ]} Por ejemplo, el peso total de la batería de 24 módulos y 576 celdas para el Hummer EV, con una capacidad de almacenamiento utilizable de 212,7 kWh, es de 2923 lb (1326 kg) . ^{[ 32 ]} Las bolsas pueden orientarse horizontal o verticalmente, lo que proporciona flexibilidad de envasado. ^{[ 30 ]}               

Ultium incorpora un sistema de gestión de batería inalámbrico (wBMS), la primera arquitectura de este tipo de un fabricante de automóviles. ^{[ 33 ]} El wBMS se desarrolló en colaboración con Analog Devices y contribuye a la reducción de los costes de la batería, ya que requiere un 90 % menos de cableado y reduce el volumen en un 15 %. ^{[ 34 ]}

A finales de enero de 2023, se informó que GM estaba considerando cambiar a baterías con formato de celda cilíndrica. Esta medida reduciría la densidad de energía volumétrica, pero podría reducir el tiempo y los costos de producción. ^{[ 35 ]}

GM anunció que las celdas se pueden ensamblar en módulos con diversas configuraciones y mostró tres ejemplos: ^{[ 36 ]}

• 24 celdas apiladas verticalmente, o
• 20 celdas: 10+10 celdas una al lado de la otra, cada pila apilada horizontalmente (para reducir el ancho del módulo), o
• 12 celdas: 6+6 celdas una al lado de la otra, cada pila apilada horizontalmente (para reducir el ancho y la altura del módulo).

De esta forma, es posible disponer de módulos de varios tamaños, que podrían combinarse según las necesidades de una aplicación y plataforma determinadas.

Por ejemplo, cuando se combinan 24 celdas en un módulo y un paquete de baterías se fabrica a partir de 6 a 24 módulos idénticos, esto significa que el paquete incluye de 144 a 576 celdas, con una capacidad que oscila entre 50 y 200  kWh. ^{[ 30 ]} Un módulo de 24 celdas está cableado con tres cadenas paralelas de ocho celdas, cada una conectada en serie, lo que proporciona un voltaje nominal de 29,6  V por módulo. ^{[ 29 ]} GM afirma que pueden soportar cargas rápidas de CC repetidas. ^{[ 30 ]}

Para el GMC Hummer EV , hay dos capas. En cada capa, 12 módulos están cableados en serie, creando una capa de batería de 400  V y 100 kWh; estas dos capas se apilan y se cablean en paralelo, lo que produce una capacidad de almacenamiento de 200 kWh para motores eléctricos a nivel de 400 V. ^{[ 30 ]} Sin embargo, para la carga en estaciones de carga rápida de CC de 800 V, las dos capas se pueden cambiar temporalmente para cablearse en serie, lo que permite la carga rápida de CC a hasta 800 V y 350 kW. ^{[ 30 ]} El Cadillac Lyriq tiene un paquete de baterías de 12 módulos, esencialmente equivalente a una sola capa del Hummer, que opera a 400 V (nominal) y es capaz de cargarse a una velocidad de hasta 190 kW. Debido a la naturaleza modular del paquete de baterías, los vehículos que utilizan menos de 12 módulos de batería operarán a voltajes nominales más bajos. ^{[ 29 ]}      

En 2024, InsideEVs informó que los problemas con las máquinas utilizadas para ensamblar celdas en módulos habían provocado retrasos en la producción de vehículos durante 2023; resultó imposible aumentar la velocidad de producción de 5 a 30 módulos por hora por línea de ensamblaje, pero GM estaba agregando líneas de ensamblaje de módulos para compensar. ^{[ 37 ]}

En 2010, el costo de la  batería de 16 kWh en el Chevrolet Volt se estimó en US$1,000 (equivalente a $1,500 en 2025) por kilovatio-hora. ^{[ 30 ]} Con Ultium, GM estima que el costo se reducirá en un 90% a aproximadamente $100/kWh. ^{[ 30 ]} Esto también es una reducción significativa en comparación con la batería de 60 kWh en el Chevrolet Bolt EV , que tenía un precio de aproximadamente $262/kWh en 2017, ^{[ 38 ]} aunque GM había negociado un precio significativamente más bajo de $145/kWh con su proveedor, LG Chem. ^{[ 39 ]} Parte de la reducción de costos se debe a la química novedosa, que tiene un 70% menos de cobalto que la batería del Bolt. ^{[ 30 ]} Además, los costos de mano de obra se reducen porque el cableado en cada paquete de baterías se ha reducido en un 88% en comparación con el Bolt debido al sistema de administración de batería inalámbrico. ^{[ 40 ]} 

En 2021 se planificaron cuatro plantas de producción; ^{[ 41 ]} posteriormente se anunciaron como:

• Ultium Cells LLC – Warren, Ohio , EE. UU. (Inaugurada en septiembre de 2022, ^{[ 42 ]} capacidad de 35 GWh por año) ^{[ 43 ]}
• Ultium Cells LLC – Spring Hill, Tennessee , EE. UU. (Inaugurada en marzo de 2024, capacidad de 50 GWh por año). Esta planta planea modernizarse y tiene como objetivo la producción de baterías LFP para finales de 2027 ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}
• Ultium Cells LLC – Lansing, Michigan , EE. UU. (Apertura a finales de 2024, capacidad de 50 GWh al año). La participación de GM en la planta se vendió posteriormente a LG Energy Solutions. ^{[ 47 ]}
• Empresa conjunta GM/ Samsung SDI – New Carlisle, Indiana , EE. UU. (Apertura en 2026, capacidad >30 GWh por año). ^{[ 48 ] [ 49 ]}

GM también inauguró una fábrica Ultium Center en octubre de 2021 en Shanghái, que produce baterías y motores de tracción para vehículos eléctricos fabricados y vendidos en China. ^{[ 50 ]} En 2022, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) otorgó un  préstamo de 2500 millones de dólares a Ultium Cells para ayudar en la construcción de las tres plantas anunciadas en Estados Unidos. Este es el primer préstamo del DOE a un productor de celdas de batería en el marco del programa de Fabricación de Vehículos de Tecnología Avanzada del DOE . ^{[ 24 ]}

En enero de 2023, GM y LG suspendieron sus planes para construir la cuarta planta de baterías en Estados Unidos tras haber seleccionado el emplazamiento de Indiana el agosto anterior, ^{[ 51 ]} mientras GM buscaba un nuevo socio para la empresa conjunta. ^{[ 52 ]} Más tarde ese mismo año, Samsung SDI anunció que formaría una empresa conjunta con GM, y la cuarta planta se construiría en el emplazamiento de Indiana. ^{[ 53 ]}

La producción de celdas de batería Ultium, inferior a la esperada, provocó que GM paralizara la producción de las furgonetas BrightDrop Zevo en julio de 2023. ^{[ 54 ]} En ese momento, GM anunció planes para expandir la producción de módulos Ultium a CAMI Assembly , donde se fabrican las furgonetas Zevo, utilizando celdas enviadas desde las instalaciones de producción de baterías; a partir de 2024, los módulos Ultium ensamblados en CAMI se utilizarán en la planta y se enviarán a otras plantas de vehículos eléctricos de GM. ^{[ 55 ]} Además, se agregaron líneas de producción de módulos de batería a otras plantas de ensamblaje de vehículos eléctricos de GM, incluidas Factory Zero , Spring Hill y Ramos Arizpe , cada una de las cuales ensambla módulos utilizando celdas de batería fabricadas en las fábricas de Ultium de Warren y Spring Hill. ^{[ 56 ]}

A finales del cuarto trimestre de 2023, la planta de Ultium Cells en Ohio operaba a plena capacidad. ^{[ 57 ]} Ultium Cells Spring Hills comenzó a enviar celdas en marzo de 2024. ^{[ 46 ]} En diciembre de 2024, GM anunció que vendería su participación en Ultium Cells Lansing a LG, y se esperaba que la transacción se cerrara en el primer trimestre de 2025. ^{[ 58 ]}