QuantumScape (QS): Fører an i kapløbet om solid-state-batterier

Hvorfor solid-state-batterier er det næste store spring

Med elektrificeringen af ​​alle former for transport, startende med biler og snart også omfattende lastbiler, skibe og muligvis endda fly, er batterilagring blevet den vigtigste nøgle årtiets teknologi.

Dette gælder især for transport, der kræver høj energitæthed, men det kan også være afgørende for at afbalancere den intermitterende anvendelse af vedvarende energikilder som vind og sol.

Industrien har været domineret af lithium-ion-teknologi, som hidtil er det bedste kompromis mellem omkostninger, energitæthed og ressourcetilgængelighed.

Lithium-ion-teknologi præsenterer dog et par centrale problemer, der kan begrænse dens anvendelse:

• Det har en tendens til at danne metaldendritter, der kan forårsage katastrofale fejl og batteribrand.
• Den fungerer dårligt i frostgrader, hvilket gør den uegnet til kolde klimaer og fast opbevaring i kolde områder.
• Dens energitæthed er høj, men stadig ikke ideel til langdistancekørsel eller tunge applikationer som lastbiler og busser.
• De fleste batterier mister strøm og nedbrydes hurtigere end resten af ​​elbiler, hvilket skaber bekymring hos købere om videresalgsværdien og risikoen for at få brug for en dyr ny batteripakke.

Af alle disse grunde har forskere og batteriproducenter forsøgt at skabe et bedre batteridesign.

Og endnu vigtigere er det, at lithium-ion er et meget modent design efterhånden, hvor nye modeller sjældent viser en forbedring i energitæthed siden 2020.

Kilde: QuantumScape

En central idé, kaldet et faststofbatteri, er at erstatte den flydende elektrolyt mellem anoden og katoden med en fast elektrolyt. Dette gør ikke kun batteriet potentielt tættere (da flydende elektrolyt og dets indeslutning øger vægten), men også sikrere, da konventionelle flydende elektrolytter er en væsentlig kilde til brandrisiko i lithiumbatterier.

Selvom det er let i teorien, er det mere komplekst at bygge en prototype på et solid-state-batteri i praksis. Vi har tidligere dækket adskillige eksempler på eksperimentelle designs, herunder dem helt uden en anode eller bruger AI til at gøre det.

Men at bringe disse eksperimentelle designs til masseproduktionsstadiet, med et stabilt kvalitetsniveau og til rimelige omkostninger, er en anden udfordring.

Én virksomhed i Vesten ser endelig ud til at være ved at nå ankomstlinjen for masseproducerende solid-state-batterier: QuantumScape.

QuantumScape Oversigt

Siden grundlæggelsen i 2010 har Californian QuantumScape været en fremtrædende startup inden for solid-state-batterier, bemærkelsesværdig ved sin tidlige indtræden i feltet og sin uafhængighed af større batteriproducenter, der også forfølger solid-state-teknologi, som f.eks. CATL (300750.SZ), Samsung eller LG Energy Solution (373220.KS).

Siden da dannede virksomheden i 2018 et joint venture med Volkswagens batteriafdeling PowerCo.

Dette startede den langsomme proces med at udvikle en masseproduktionsmetode og omfattende test for at kontrollere designpræstationen i en rigtig elbil.

Kilde: QuantumScape

I september 2025, Virksomheden fremviste endelig sit batteri i et rigtigt erhvervskøretøj, en fuldt elektrisk Ducati V21L racermotorcykel.

Den modificerede elektriske Ducati-motorcykel, der er drevet af QS solid-state-teknologi, indeholder et batterisystem, der er det første af sin slags, og som er designet af specialister hos VW Group-ejede Audi specifikt til QS solid-state-battericeller, og fremhæver teknologiens potentielle muligheder på racerbanen.

Ducati er en del af Volkswagen-gruppen sammen med mærker som Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT og Škoda (du kan læse mere om Volkswagen og deres elbilstrategi til at vende den tyske bilproducents situation i vores dedikerede rapport om koncernen).

Fokuset på en elektrisk motorcykel er berettiget af den mulighed, den giver for en "demonstration i lav volumen, men med høj synlighed". Da banemotorcykler kræver både ekstremt høj effektkapacitet og høj energitæthed, demonstrerer de også batteripakkens tekniske kapacitet.

Volkswagen-partnerskabet

Som en uafhængig startup har QuantumScapes risiko altid været højere for investorer i stedet for en gigantisk bilproducent eller veletablerede batteriproducenter som dens kinesiske, japanske eller koreanske modparter.

Teknologien er måske fantastisk, men ekspertisen og den økonomiske kapacitet til at bringe den til masseproduktion var altid et spørgsmålstegn.

Dette er ved at ændre sig takket være de gentagne finansieringsrunder og aftaler underskrevet med Volkswagen, den næststørste bilproducent i verden, hvilket er så vigtigt for QuantumScapes aktionærer.

Kilde: QuantumScape

Den tyske bilproducent vil integrere solid-state-batterierne i sin skalerbare systemplatform (SSP), der er designet til at danne en fælles elbilplatform for alle modeller fra alle virksomhedens mærker.

Under 2024-aftalen, PowerCo kan producere op til 40 gigawatt-timer om året af batterier til elbiler med mulighed for at udvide til 80 GWh om året.

Forholdet med PowerCo bliver tættere i 2025, med solid-state-batterier brugt i en Ducati-motorcykel, og da PowerCo vil yde op til 131 millioner dollars i nye betalinger over de næste to år, når det fælles opskaleringsteam når bestemte milepæle.

"Denne udvidede aftale er et klart signal om den voksende strategiske, tekniske og finansielle sammenhæng mellem de to virksomheder."

Det afspejler vores fælles tillid til QSE-5 som en banebrydende platform for batteriindustrien.”

Dr. Siva Sivaram – CEO og præsident for QunatumScape.

I 2025 indvilligede Volkswagen i at yde op til 131 millioner dollars i nye betalinger over de næste to år, hvis det fælles opskaleringsteam nåede bestemte milepæle.

Endvidere lader Volkswagen tilbyde op til en ekstra 5 GWh af den ekstra kapacitet, som QuantumScape har hvert år, for kunder uden for Volkswagen Group, Samt ret til at licensere visse fremtidige QS-teknologier.

Andre partnerskaber

Volkswagen-aftalerne er ikke de eneste vigtige aftaler for virksomheden, da den også har ikke-offentliggjorte fælles udviklingsaftaler med en stor global bilproducent (Original Equipment Manufacturer) og aftaler med de førende bilproducenter inden for omsætning, luksus og premium samt stationær opbevaring og forbrugerelektronik.

QuantumScape intensiverer også partnerskaber for at forbedre masseproduktionen af ​​sin keramiske separator: den 30. september annoncerede virksomheden en aftale med Corning (GLW + 1.08%) at udvikle produktionskapaciteter for keramiske separatorer i fællesskab, og med Murata Manufacturing, med yderligere fremskridt i samarbejdet, med begge virksomheders verdensledende eksperter inden for keramisk fremstilling.

"Cornings verdensklassekompetencer inden for keramikproduktion gør dem til en ideel tilføjelse til QS-teknologiøkosystemet."

Sammen med vores økosystempartnere bygger vi fundamentet for skalerbar produktion af vores højtydende solid-state-batterier og fremmer vores mission om at revolutionere energilagring.”

Dr. Siva Sivaram - Administrerende direktør og præsident for QuantumScape

QuantumScape-teknologi

Stryg for at scrolle →

Hvorfor QuantumScapes anodefri design er vigtigt

En unik egenskab ved QuantumScape-batteriet, som på tidspunktet for afsløringen blev betragtet som revolutionerende, er, at det bruger et anodefrit design.

Siden da har andre eksperimentelle designs udforsket dette koncept yderligere, men det er stadig en ret sjælden og meget avanceret type solid-state-batteri.

Kilde: QuantumScape

Det anodefri design forbedrer batteriets holdbarhed betydeligt ved at eliminere kapacitetstab ved anodegrænsefladen. Det øger også batteriets tæthed yderligere ved at fjerne den plads og det volumen, som anoden normalt bruger i et normalt batteri.

Ingen anode betyder også, at der ikke er behov for materiale til at bygge den og de tilhørende produktionsomkostninger.

Dette giver virksomheden en solid omkostningsfordel, ikke kun i forhold til traditionelle lithium-ion-designs, men også i forhold til andre fremtidige producenter af solid-state-batterier (f.eks. Toyota (TM -0.72%), se vores rapport om denne anden bilproducent).

Kilde: QuantumScape

Som alle solid-state-batterier er QuantumScapes design betydeligt bedre end lithium-ion-batterier på næsten alle områder:

• Den kan oplades på bare 15 minutter (10-80% ved 45 ºC).
• Separatoren, der erstatter den flydende elektrolyt, er ikke-brandbar og ikke-brændbar.
• Battericellernes energitæthed er 844 Wh/L og 301 Wh/kg.
  • Til reference, Teslas 4680 cellerligge på 643 Wh/L og 241 Wh/kg, og BYDs bladceller på ~375 Hv/l og 160 Wh / kg.

Så selvom der kan være mange grunde til stadig at værdsætte Tesla højt (se vores rapport for yderligere information)), kvaliteten af ​​virksomhedens batterier er måske ikke en af ​​dem lige foreløbig.

Det skal også bemærkes, at disse ydeevner sandsynligvis vil blive forbedret yderligere, når QuantumScape begynder at producere større celleformater, hvor energitætheden på >1.000 Wh/L sandsynligvis kan opnås.

Kilde: QuantumScape

Disse resultater var hårdt tilkæmpede og opnåede takket være virksomhedens tidlige skridt ind i markedet for anodefri solid-state-batterier.

Indtil videre ser det ud til, at det stort set kun er CATLs honeycomb-batteriarkitektur, der sandsynligvis vil opnå en lignende reduktion i dendritdannelse, og måske ION's anodefri solid state-batterier.

"Det tog os over 10 år, over to millioner tests og over 300 millioner dollars at nå det præstationsniveau, vi har demonstreret, så vi mener, at dette er et meget vanskeligt problem, som vil være vanskeligt for konkurrenterne at løse."

Matching af kundepræferencer

QuantumScape-batteriets højere ydeevne matcher de generelle krav til fuldstændig udskiftning af ICE-køretøjer (forbrændingsmotor) med elbiler:

• Maksimal rækkevidde højere end 600 kilometer.
• Hurtigopladning på maksimalt 15 minutter, og dette tal accepteres kun bredt, hvis en fuld opladning har tilstrækkelig rækkevidde.
• Batterilevetiden er mindst 12 år/240,000 kilometer.
• Samme pris som ICE-køretøjer.
• Fungerer godt i al slags vejr, både varmt og koldt.
• Ingen brandrisiko.

Vores 24-lags A0-prototypecelle har gennemført mere end 1,000 fulde opladnings- og afladningscyklusser med mere end 95% energibevaring. Dette ville svare til at køre ~300,000 km og stadig opretholde 95% af den oprindelige energibevaring (med ~300 km rækkevidde på en enkelt opladning).

"Det endelige resultat af denne udvikling kunne være en battericelle, der muliggør lang rækkevidde, kan oplades superhurtigt og praktisk talt ikke ældes."

Frank Blome – PowerCos administrerende direktør

Cobra-separatoren: Skalering af QuantumScape-produktion

QuantumScape-batterier vil hovedsageligt blive fremstillet i et højautomatiseret anlæg i San Jose, Californien. Det nyere "Cobra"-celledesign vil anvende en ny type varmebehandling.

Denne 25 gange mere effektive varmebehandling reducerer drastisk den fysiske plads, som batteriproduktionen optager, hvilket gør den til en nøglefaktor i udfoldelsen af ​​masseproduktion. Den er også mindre energikrævende, hvilket yderligere reducerer omkostningerne og forbedrer processens grønne profil.

Senere iterationer af Cobra forventes at forbedre dette element af produktionsprocessen yderligere i fremtiden. Cobra-separatorprocessen gik i produktion i juni 2025 og burde forbedre gennemløbsmængderne betydeligt.

Fremtidige milepæle for QuantumScape (QS)

Stryg for at scrolle →

Selvom Ducati-motorcyklen blev afsløret offentligt, vil den først blive testet i 2026, efter at udstyr til en højere produktionsvolumen er installeret i 2025.

Samlet set tegner 2026 til at blive overgangsåret for QuantumScape, hvor virksomheden bevæger sig fra partnerskaber, aftaler og levering af prøver af sine QSE-5-battericeller hen imod begyndelsen på masseproduktion og seriøse kommercielle leverancer.

Der vil dog stadig gå et par år, før de fleste Volkswagen-motorcykler, og derefter biler, kører på QuantumScape / PowerCo.

Dette skyldes, med Elon Musks ord, at dengang Tesla oplevede vanskelighederne med at øge produktionen ud over små batchmængder i 2017, at "masseproduktion er et helvede".

Konklusion

QuantumScape er en virksomhed, der blev meget populær blandt investorer i 2021, før den oplevede et brutalt aktiekursfald indtil juli 2025, hvor skepsis over virksomhedens evne til nogensinde at nå masseproduktion dominerede samtalen omkring den.

Den har siden genoprettet sig kraftigt fra sit laveste punkt, men er stadig langt fra niveauet i 2021. Som det uddybede partnerskab med Volkswagen illustrerer, har dagens QuantumScape en radikalt anderledes risikoprofil end tidligere.

Den går nu ind i udvidelsesfasen af ​​sin produktionskapacitet, hvor den endelig ser sine batterier blive et kommercielt produkt med Ducati-motorcyklen, og den gør sig klar til at ekspandere til elbiler fra verdens næststørste bilproducent.

Parallelt hermed er det også ved at blive en nøglepartner for OEM-virksomheder, der leder efter en ikke-asiatisk alternativ batteriforsyning.

Så den lange ventetid på, at QuantumScape kommer videre fra opstartsfasen, er sandsynligvis snart overstået. Den seneste aktiekursstigning synes at vise, at markedet også er enig, da ændringen i virksomhedens image stadig er i gang.

Seneste QuantumScape (QS) aktienyheder og udvikling