energia
QuantumScape (QS): Puolijohdeakkujen kilpailun kärjessä
Securities.io noudattaa tiukkoja toimituksellisia standardeja ja voi saada korvausta tarkistetuista linkeistä. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja, eikä tämä ole sijoitusneuvontaa. Katso lisätietoja tytäryhtiöiden ilmoittaminen.
Miksi puolijohdeakut ovat seuraava suuri harppaus
Kaikkien liikennemuotojen sähköistyessä, alkaen autoista ja pian myös kuorma-autoista, laivoista ja mahdollisesti jopa lentokoneista, akkuvarastointi on tullut avain vuosikymmenen teknologiaa.
Tämä pätee erityisesti liikenteeseen, joka vaatii suurta energiatiheyttä, mutta se voi olla myös ratkaisevan tärkeää uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulen ja aurinkoenergian, vaihtelevuuden tasapainottamiseksi.
Teollisuutta on hallinnut litiumioniteknologia, joka on tähän mennessä ollut paras kompromissi kustannusten, energiatiheyden ja resurssien saatavuuden välillä.
Litiumioniakkuteknologiaan liittyy kuitenkin muutamia keskeisiä ongelmia, jotka saattavat rajoittaa sen käyttöönottoa:
- Se muodostaa usein metallidendriittejä, jotka voivat aiheuttaa katastrofaalisia vikoja ja akun tulipalon.
- Se toimii huonosti pakkaslämpötiloissa, joten se ei sovellu kylmään ilmastoon ja kiinteään varastointiin kylmillä alueilla.
- Sen energiatiheys on korkea, mutta ei silti ihanteellinen pitkän kantaman ajoon tai raskaisiin sovelluksiin, kuten kuorma-autoihin ja linja-autoihin.
- Useimmat akut menettävät tehoaan ja kuluvat nopeammin kuin muut sähköauton osat, mikä aiheuttaa ostajissa ahdistusta jälleenmyyntiarvosta ja kalliin uuden akun tarpeen riskistä.
Kaikista näistä syistä tiedemiehet ja akkuvalmistajat ovat yrittäneet luoda paremman akkusuunnittelun.
Ja mikä tärkeämpää, litiumioniakku on jo erittäin kypsä malli, ja uusien mallien energiatiheys on harvoin parantunut vuoden 2020 jälkeen.
Lähde: QuantumScape
Keskeinen idea, jota kutsutaan puolijohdeakuksi, on korvata anodin ja katodin välinen nestemäinen elektrolyytti kiinteällä elektrolyytillä. Tämä ei ainoastaan tee akusta mahdollisesti tiheämpää (koska nestemäinen elektrolyytti ja sen suojakerros lisäävät painoa), vaan myös turvallisempaa, koska perinteiset nestemäiset elektrolyytit ovat merkittävä tulipaloriskin lähde litium-akuissa.
Vaikka teoriassa se on helppoa, käytännössä puolijohdeakun prototyypin rakentaminen on monimutkaisempaa. Olemme aiemmin käsitelleet useita esimerkkejä kokeellisista suunnitteluista, mukaan lukien ne, ilman anodia ollenkaantai käyttämällä tekoälyä tähän.
Mutta näiden kokeellisten mallien saaminen massatuotantoon vakaalla laatutasolla ja kohtuullisin kustannuksin on toinen haaste.
Yksi länsimainen yritys näyttää vihdoin saavuttavan massatuotantoisten kiinteän olomuodon akkujen saapumislinjan: QuantumScape.
(QS )
QuantumScapen yleiskatsaus
Perustamisvuodestaan 2010 lähtien Californian QuantumScape on ollut merkittävä startup-yritys puolijohdeakkujen alalla. Se on huomionarvoinen varhaisen alalle tulonsa ja riippumattomuutensa vuoksi suuremmista akkuvalmistajista, jotka myös hyödyntävät puolijohdeteknologiaa, kuten CATL (300750.SZ), Samsung tai LG Energy Solution (373220.KS).
Sittemmin yritys perusti vuonna 2018 yhteisyrityksen Volkswagenin akkuosaston PowerCon kanssa.
Tämä käynnisti hitaan prosessin, jossa kehitettiin massatuotantomenetelmää ja testattiin laajasti suunnittelun suorituskykyä todellisessa sähköautossa.
Lähde: QuantumScape
Syyskuussa 2025, yritys esitteli vihdoin akkunsa oikeassa hyötyajoneuvossa, täyssähköinen Ducati V21L -kilpamoottoripyörä.
QS-puolijohdeteknologialla varustettu muunneltu sähköinen Ducatin moottoripyörä sisältää ensimmäisen laatuaan olevan akkujärjestelmän, jonka VW-konsernin omistaman Audin asiantuntijat ovat suunnitelleet erityisesti QS-puolijohdeakkukennoja varten, ja se korostaa teknologian potentiaalia kilparadoilla.
Ducati on osa Volkswagen-konsernia, johon kuuluvat myös Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT ja Škoda (lisätietoja on osoitteessa Volkswagen ja sen sähköautostrategia saksalaisen autonvalmistajan tilanteen kääntämiseksi konsernin raportissa).
Sähkömoottoripyörään keskittymistä perustellaan sen tarjoamalla mahdollisuudella "pienivolyymiseen mutta näkyvään demonstraatioon". Koska ratamoottoripyörät vaativat sekä erittäin suurta tehoa että suurta energiatiheyttä, ne osoittavat myös akkupaketin teknisen kapasiteetin.
Volkswagen-kumppanuus
Itsenäisenä startup-yrityksenä, jättimäisenä autonvalmistajana tai vakiintuneiden akkuvalmistajien, kuten kiinalaisten, japanilaisten tai korealaisten vastineidensa, sijaan, QuantumScapen riski on aina ollut sijoittajille suurempi.
Teknologia saattaa olla hienoa, mutta asiantuntemus ja taloudelliset resurssit sen viemiseksi massatuotantoon olivat aina kysymysmerkkejä.
Tämä on muuttumassa toistuvien rahoituskierrosten ja Volkswagenin, maailman toiseksi suurimman autovalmistajakonsernin, kanssa allekirjoitettujen sopimusten ansiosta, mikä on erittäin tärkeää QuantumScapen osakkeenomistajille.
Lähde: QuantumScape
Saksalainen autoyritys integroi puolijohdeakut skaalautuvaan järjestelmäalustaan (SSP), joka on suunniteltu muodostamaan yhteinen sähköautoalusta kaikille yrityksen kaikkien merkkien malleille.
Alle vuoden 2024 sopimus, PowerCo voi valmistaa jopa 40 gigawattituntia sähköajoneuvojen akkuja vuodessa, ja tuotantoa voidaan laajentaa 80 gigawattituntiin vuodessa.
Suhde PowerCon kanssa tiivistyy vuonna 2025, kanssa Ducati-moottoripyörässä käytetyt puolijohdeakut, ja PowerCo tarjoaa jopa 131 miljoonaa dollaria uusia maksuja seuraavan kahden vuoden aikana, kun yhteinen scaleup-tiimi saavuttaa tiettyjä virstanpylväitä.
”Tämä laajennettu sopimus on selkeä merkki kahden yrityksen kasvavasta strategisesta, teknisestä ja taloudellisesta yhteistyöstä.”
Se heijastaa yhteistä luottamustamme QSE-5:een akkuteollisuuden uraauurtavana alustana.”
Vuonna 2025 Volkswagen suostui maksamaan jopa 131 miljoonaa dollaria uusia maksuja seuraavan kahden vuoden aikana, kun yhteinen scaleup-tiimi saavuttaa tietyt virstanpylväät.
Muut kumppanuudet
Volkswagenin sopimukset eivät ole ainoat merkittävät sopimukset yhtiölle, sillä sillä on myös julkistamattomia yhteiskehityssopimuksia merkittävän maailmanlaajuisen autoteollisuuden alkuperäislaitevalmistajan (OEM) kanssa sekä sopimuksia johtavan autoteollisuuden alkuperäislaitevalmistajan kanssa liikevaihto-, luksus- ja premium-autojen sekä irtaimiston säilytys- ja kulutuselektroniikan osalta.
QuantumScape lisää myös kumppanuuksia keraamisen separaattorinsa massatuotannon parantamiseksi: se ilmoitti 30. syyskuuta sopimus Corningin kanssa (GLW ) kehittää yhdessä keraamisten erottimien valmistusvalmiuksia ja Murata Manufacturingin kanssa, ja yhteistyötä edistetään edelleen molempien yritysten maailmanluokan keramiikkavalmistuksen asiantuntijoiden kanssa.
”Corningin maailmanluokan kyvykkyydet keramiikan valmistuksessa tekevät siitä ihanteellisen lisäyksen QS-teknologiaekosysteemiin.”
Yhdessä ekosysteemikumppaneidemme kanssa rakennamme perustaa tehokkaiden puolijohdeakkujemme skaalautuvalle tuotannolle ja edistämme tehtäväämme mullistaa energian varastointi.”
Tohtori Siva Sivaram - Q:n toimitusjohtaja ja presidenttiuantumScape
QuantumScape-teknologia
Pyyhkäise vierittääksesi →
| Akun tyyppi | Energiatiheys (Wh/L) | Energiatiheys (Wh/kg) | Latausnopeus | Lämpöturvallisuus |
|---|---|---|---|---|
| QuantumScape QSE-5 | 844 | 301 | 10–80 % 15 minuutissa | Palamaton erotin |
| Tesla 4680 (litiumioniakku) | 643 | 241 | 25-30 min | Vaatii lämmönhallintaa |
| BYD LFP -terä | 350-400 | 160 | 30-40 min | Korkea lämpöstabiilisuus |
Miksi QuantumScapen anoditon suunnittelu on tärkeää
Yksi QuantumScape-akun ainutlaatuinen ominaisuus, jota paljastuksen aikaan pidettiin mullistavana, on sen anoditon rakenne.
Sittemmin muut kokeelliset mallit ovat tutkineet tätä konseptia edelleen, mutta se on edelleen melko harvinainen ja erittäin edistynyt kiinteän tilan akku.
Lähde: QuantumScape
Anoditon rakenne parantaa merkittävästi akun kestävyyttä poistamalla kapasiteettihäviön anodin rajapinnalla. Se myös lisää akun tiheyttä entisestään poistamalla anodin normaalisti käyttämän tilan ja tilavuuden normaalissa akussa.
Anodin puuttuminen tarkoittaa myös sitä, ettei sen rakentamiseen tarvita materiaalia eikä siihen liittyviä valmistuskustannuksia ole.
Tämä antaa yritykselle vankan kustannusedun paitsi perinteisiin litiumioniakkuihin verrattuna, myös muihin tulevaisuuden puolijohdeakkujen valmistajiin (esimerkiksi Toyotaan (TM ), katso raporttimme tästä toisesta autonvalmistajista).
Lähde: QuantumScape
Kuten kaikki puolijohdeakut, QuantumScapen rakenne on huomattavasti litiumioniakkuja parempi lähes kaikissa mittareissa:
- Se latautuu vain 15 minuutissa (10–80 % 45 ºC:ssa).
- Nestemäistä elektrolyyttiä korvaava erotin on palamaton ja palamaton.
- Sen akkukennojen energiatiheys on 844 Wh/l ja 301 Wh/kg.
Vaikka Teslan arvostamiseen voi olla monia syitä, (katso lisätietoja raportistamme)), yrityksen akkujen laatu ei ehkä ole pian yksi niistä.
On myös huomattava, että nämä ominaisuudet todennäköisesti paranevat entisestään, kun QuantumScape alkaa tuottaa suurempia kennoformaatteja, joiden energiatiheys on todennäköisesti yli 1 000 Wh/l.
Lähde: QuantumScape
Nämä tulokset saavutettiin kovalla työllä, koska yritys siirtyi varhaisessa vaiheessa anodittomien puolijohdeakkujen maailmaan.
Tähän mennessä näyttää siltä, että kyse on enimmäkseen vain CATL:n hunajakennomainen akkuarkkitehtuuri, joka todennäköisesti saavuttaa samanlaisen dendriittien muodostumisen vähenemisen, ja ehkä IONit anodittomat puolijohdeakut.
”Meiltä kesti yli 10 vuotta, yli kaksi miljoonaa testiä ja yli 300 miljoonaa dollaria päästäksemme osoittamaamme suorituskykytasoon, joten uskomme, että tämä on erittäin vaikea ongelma, jota kilpailijoiden on vaikea ratkaista.”
Asiakkaan mieltymysten yhteensovittaminen
QuantumScape-akun parempi suorituskyky vastaa yleisiä vaatimuksia polttomoottoriajoneuvojen täydelliselle korvaamiselle sähköautoilla:
- Suurin kantama yli 600 kilometriä / 375 mailia.
- Pikalataus enintään 15 minuutissa, ja tämä luku hyväksytään laajalti vain, jos täydellä latauksella on riittävä toimintasäde.
- Akun käyttöikä on vähintään 12 vuotta / 150 000 mailia (240 000 kilometriä).
- Sama hinta kuin polttomoottoriautoissa.
- Toimii hyvin kaikissa sääolosuhteissa, niin kuumissa kuin kylmissäkin olosuhteissa.
- Ei tulipaloriskejä.
Cobra Separator: QuantumScapen valmistuksen skaalaus
QuantumScapen akut valmistetaan pääosin pitkälle automatisoidussa laitoksessa San Josessa, Kaliforniassa. Uudemmassa ”Cobra”-kennorakenteessa käytetään uudenlaista lämpökäsittelyä.
Tämä 25 kertaa tehokkaampi lämpökäsittely vähentää merkittävästi akkutuotannon vaatimaa fyysistä tilaa, mikä tekee siitä avainasemassa massatuotannon kehittymisessä. Se on myös vähemmän energiaintensiivinen, mikä alentaa kustannuksia jonkin verran entisestään ja parantaa prosessin ympäristöystävällisyyttä.
Cobran myöhempien versioiden odotetaan parantavan tätä tuotantoprosessin osaa entisestään tulevaisuudessa. Cobran erotusprosessi otettiin käyttöön perustuotannossa kesäkuussa 2025, ja sen pitäisi parantaa merkittävästi läpivirtausmääriä.
QuantumScapen (QS) tulevaisuuden virstanpylväät
Pyyhkäise vierittääksesi →
| Vuosi | Virstanpylväs | Mitä se viestii |
|---|---|---|
| 2024 | PowerCon lisenssisopimus jopa 40 GWh:iin, laajennettavissa 80 GWh:iin QSE-5-pohjaisia kennoja. | Validoi teknologiaa ja luo selkeän polun gigawattituntimittakaavan tuotantoon Volkswagenin kanssa. |
| 2025 | Laajennettu PowerCon yhteistyö, jopa 131 miljoonan dollarin etappimaksut ja 5 GWh lisää VW:n ulkopuolista kapasiteettia. | Vahvistaa QS:n kassavirtaa ja avaa oven asiakkaille Volkswagen-konsernin ulkopuolelta. |
| 2025 | Ducati V21L MotoE -kilpamoottoripyörä debytoi QuantumScape QSE-5 -kennoilla IAA Mobility -messuilla. | Ensimmäinen oikeassa ajoneuvossa tehty demonstraatio anodittomista puolijohdekennoista, joka osoittaa suorituskyvyn laboratorion ulkopuolella. |
| 2025-2026 | Cobran separaattoriprosessi siirtyy perustuotantoon; Ducatin kenttätestaus on tavoitteena vuonna 2026. | Merkitsee siirtymistä pilottituotannosta suurempiin prototyyppi- ja ratatestausmääriin. |
| 2027-2028+ | Mahdollinen aikataulu ensimmäisille kaupallisille sähköajoneuvojen käyttöönottoille QSE-5-kennoja käyttäen, olettaen onnistuneen skaalauksen. | Keskeinen käännekohta, jossa QuantumScape voisi siirtyä liikevaihtoa edeltävästä teknologiayrityksestä merkitykselliseksi akkutoimittajaksi. |
Vaikka Ducatin moottoripyörä on julkisesti paljastettu, se tehdään kenttätestaukseen vasta vuonna 2026, kun suuremman tuotantomäärän laitteet on asennettu vuonna 2025.
Kaiken kaikkiaan vuodesta 2026 on tulossa QuantumScapelle siirtymäaika, jolloin se siirtyy kumppanuuksista, sopimuksista ja QSE-5-akkukennojen näytteiden toimittamisesta kohti massatuotannon alkua ja vakavia kaupallisia toimituksia.
Ennen kuin useimmat Volkswagenin moottoripyörät ja sitten autot toimivat QuantumScapen / PowerCon avulla, tarvitaan kuitenkin vielä muutama vuosi.
Tämä johtuu Elon Muskin sanoista, että kun Teslalla oli vaikeuksia lisätä tuotantoa pienten erien yli vuonna 2017, "massatuotanto on helvettiä".
Yhteenveto
QuantumScape on yritys, josta tuli erittäin suosittu sijoittajien keskuudessa vuonna 2021, ennen kuin sen osakekurssi laski rajusti heinäkuuhun 2025 asti, jolloin keskustelua hallitsi skeptisyys yrityksen kyvystä koskaan saavuttaa massatuotanto.
Se on sittemmin toipunut voimakkaasti pohjalukemistaan, mutta on edelleen kaukana vuoden 2021 tasoistaan. Kuten syvenevä kumppanuus Volkswagenin kanssa osoittaa, QuantumScapen riskiprofiili on tänä päivänä radikaalisti erilainen kuin aiemmin.
Se on nyt siirtymässä tuotantokapasiteettinsa laajennusvaiheeseen, ja sen akut tulevat vihdoin kaupalliseen käyttöön Ducati-moottoripyörän myötä. Yhtiö valmistautuu laajentamaan tuotantoaan maailman toiseksi suurimman autonvalmistajan sähköautoihin.
Samanaikaisesti siitä on tulossa myös keskeinen kumppani OEM-yrityksille, jotka etsivät aasialaisten ulkopuolisia vaihtoehtoisia akkutoimituksia.
Joten pitkä odotus QuantumScapen siirtymiselle startup-vaiheen ohi on todennäköisesti pian ohi. Viimeaikainen osakekurssin nousu näyttää osoittavan markkinoiden olevan myös samaa mieltä, ja yrityksen imagon muutos on edelleen käynnissä.
Viimeisimmät QuantumScapen (QS) osakeuutiset ja kehitys
