QuantumScape (QS) : En tête de la course aux batteries à semi-conducteurs

Pourquoi les batteries à semi-conducteurs représentent la prochaine grande avancée technologique

Avec l'électrification de toutes les formes de transport, en commençant par les voitures, et bientôt englobant également les camions, les navires et peut-être même les avions, le stockage par batterie est devenu la clé technologie de la décennie.

Cela est particulièrement vrai pour les transports, qui nécessitent une densité énergétique élevée, mais cela pourrait également être crucial pour compenser l'intermittence des sources d'énergie renouvelables comme l'éolien et le solaire.

L'industrie a été dominée par la technologie lithium-ion, qui représente à ce jour le meilleur compromis entre coût, densité énergétique et disponibilité des ressources.

Cependant, la technologie lithium-ion présente quelques problèmes clés qui pourraient limiter son adoption :

• Il a tendance à former des dendrites métalliques qui peuvent provoquer des pannes catastrophiques et des incendies de batterie.
• Il fonctionne mal à des températures glaciales, ce qui le rend inadapté aux climats froids et au stockage fixe dans les régions froides.
• Sa densité énergétique est élevée, mais elle n'est toujours pas idéale pour les longs trajets ou les applications intensives comme les camions et les autobus.
• La plupart des batteries perdent de la puissance et se dégradent plus rapidement que le reste du véhicule électrique, ce qui engendre des inquiétudes chez les acheteurs quant à la valeur de revente et au risque de devoir acheter une nouvelle batterie coûteuse.

Pour toutes ces raisons, les scientifiques et les fabricants de batteries s'efforcent de concevoir des batteries plus performantes.

Plus important encore, la technologie lithium-ion est désormais une technologie bien établie, les nouveaux modèles montrant rarement une amélioration de la densité énergétique depuis 2020.

Source: QuantumScape

L'une des idées clés, appelée batterie à l'état solide, consiste à remplacer l'électrolyte liquide entre l'anode et la cathode par un électrolyte solide. Ceci permet non seulement d'obtenir une batterie potentiellement plus dense (l'électrolyte liquide et son contenant augmentant le poids), mais aussi plus sûre, les électrolytes liquides classiques étant une source majeure de risque d'incendie dans les batteries au lithium.

Si la théorie est simple, la pratique de la construction d'un prototype de batterie à semi-conducteurs est plus complexe. Nous avons déjà présenté plusieurs exemples de conceptions expérimentales, notamment celles-ci. sans anode du tout, ou en utilisant l'IA pour cela.

Mais le passage de ces prototypes expérimentaux à la production de masse, avec un niveau de qualité stable et à des coûts raisonnables, constitue un autre défi.

Une entreprise occidentale semble enfin atteindre le stade de la production en série de batteries à semi-conducteurs : QuantumScape.

Aperçu de QuantumScape

Depuis sa fondation en 2010, Californian QuantumScape est une startup de premier plan dans le domaine des batteries à semi-conducteurs, remarquable par son entrée précoce dans le domaine et son indépendance par rapport aux grands fabricants de batteries qui poursuivent également la technologie à semi-conducteurs, comme CATL (300750.SZ), Samsung ou LG Energy Solution (373220.KS).

Depuis, la société a formé en 2018 une coentreprise avec PowerCo, le département batteries de Volkswagen.

Cela a marqué le début du lent processus de développement d'une méthode de fabrication en série et de tests approfondis visant à vérifier les performances de la conception dans un véritable véhicule électrique.

Source: QuantumScape

En Septembre 2025, L'entreprise a finalement présenté sa batterie dans un véritable véhicule commercial. une moto de course Ducati V21L entièrement électrique.

La moto Ducati électrique modifiée, alimentée par la technologie à semi-conducteurs QS, est dotée d'un système de batterie inédit conçu par des spécialistes d'Audi (groupe VW) spécifiquement pour les cellules de batterie à semi-conducteurs QS et met en évidence les capacités potentielles de cette technologie sur circuit.

Ducati fait partie du groupe Volkswagen, au même titre qu'Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT et Škoda (vous pouvez en savoir plus sur Volkswagen et sa stratégie de véhicules électriques pour redresser la situation du constructeur automobile allemand : notre dossier dédié au groupe).

Le choix d'une moto électrique se justifie par la possibilité qu'elle offre de réaliser une démonstration à petite échelle mais à forte visibilité. Les motos de piste, qui exigent à la fois une puissance et une densité énergétique extrêmement élevées, permettent également de démontrer les capacités techniques de la batterie.

Le partenariat Volkswagen

En tant que start-up indépendante, contrairement aux géants de l'automobile ou aux fabricants de batteries bien établis comme ses homologues chinois, japonais ou coréens, le risque pour les investisseurs de QuantumScape a toujours été plus élevé.

La technologie était peut-être formidable, mais l'expertise et les capacités financières nécessaires à sa production de masse ont toujours constitué un point d'interrogation.

Cela est en train de changer grâce aux levées de fonds successives et aux accords signés avec Volkswagen, le deuxième plus grand groupe de construction automobile au monde, qui est si important pour les actionnaires de QuantumScape.

Source: QuantumScape

Le constructeur automobile allemand intégrera les batteries à semi-conducteurs dans sa plateforme système évolutive (SSP), conçue pour former une plateforme commune pour tous les modèles de véhicules électriques de toutes les marques de l'entreprise.

Sous l'accord de 2024, PowerCo peut fabriquer jusqu'à 40 gigawattheures par an de batteries pour véhicules électriques, avec la possibilité d'étendre sa capacité à 80 GWh par an.

La relation avec PowerCo se rapproche en 2025(la prise en charge  batteries à semi-conducteurs utilisées dans une moto Ducati, et PowerCo versera jusqu'à 131 millions de dollars de nouveaux paiements au cours des deux prochaines années, une fois que l'équipe de mise à l'échelle conjointe aura atteint certaines étapes importantes.

« Cet accord élargi est un signal clair de l’alignement stratégique, technique et financier croissant entre les deux sociétés.

Cela reflète notre confiance commune dans QSE-5 en tant que plateforme révolutionnaire pour l'industrie des batteries. »

Dr Siva Sivaram – PDG et président de QunatumScape.

En 2025, Volkswagen a accepté de verser jusqu'à 131 millions de dollars de nouveaux paiements au cours des deux prochaines années, à condition que l'équipe conjointe de développement atteigne certains objectifs.

Il a également permet à Volkswagen de fournir jusqu'à un supplémentaire 5 GWh QuantumScape dispose de capacités de réserve. chaque année, pour les clients hors du groupe Volkswagen, ainsi quedes droit d'octroyer une licence pour certaines technologies futures de QS.

Autres partenariats

Les accords avec Volkswagen ne sont pas les seuls accords importants pour l'entreprise, qui a également conclu des accords de développement conjoint non divulgués avec un grand constructeur automobile mondial (OEM), ainsi que des accords avec le principal constructeur automobile en termes de chiffre d'affaires, des constructeurs de luxe et haut de gamme, et dans les secteurs du stockage stationnaire et de l'électronique grand public.

QuantumScape intensifie également ses partenariats afin d'améliorer la production en série de son séparateur en céramique : le 30 septembre, elle a annoncé un accord avec Corning (GLW + 7.32%) développer conjointement des capacités de fabrication de séparateurs céramiques, et avec Murata Manufacturing, avec de nouveaux progrès dans la collaboration, grâce aux experts de renommée mondiale des deux entreprises en matière de fabrication de céramique.

« Les capacités de Corning, reconnues mondialement, en matière de fabrication de céramiques en font un complément idéal à l'écosystème technologique de QS. »

En collaboration avec nos partenaires de l'écosystème, nous jetons les bases d'une production à grande échelle de nos batteries à l'état solide haute performance et poursuivons notre mission de révolutionner le stockage de l'énergie.

Dr Siva Sivaram - PDG et président de QuantumScape

Technologie QuantumScape

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Pourquoi la conception sans anode de QuantumScape est importante

L'une des caractéristiques uniques de la batterie QuantumScape, considérée comme révolutionnaire au moment de sa présentation, est son absence d'anode.

Depuis, d'autres prototypes expérimentaux ont exploré plus en profondeur ce concept, mais il s'agit toujours d'un type de batterie à l'état solide plutôt rare et très avancé.

Source: QuantumScape

L'absence d'anode améliore considérablement la durabilité de la batterie en éliminant les pertes de capacité à l'interface anodique. Elle augmente également la densité de la batterie en supprimant l'espace et le volume habituellement occupés par l'anode dans une batterie classique.

L'absence d'anode signifie également qu'il n'est pas nécessaire de disposer de matériaux pour la fabriquer, et donc qu'il n'y a pas de coûts de fabrication associés.

Cela confère à l'entreprise un avantage concurrentiel significatif en termes de coûts, non seulement par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles, mais aussi par rapport aux futurs fabricants de batteries à semi-conducteurs (par exemple Toyota). (TM -0.85%), Consultez notre rapport sur cet autre constructeur automobile.).

Source: QuantumScape

Comme toutes les batteries à semi-conducteurs, la conception de QuantumScape est nettement supérieure à celle des batteries lithium-ion dans presque tous les domaines :

• Il peut se recharger en seulement 15 minutes (10-80% à 45 °C).
• Le séparateur remplaçant l'électrolyte liquide est ininflammable et incombustible.
• La densité énergétique de ses cellules de batterie est de 844 Wh/L et de 301 Wh/kg.
  • Pour référence, Tesla's Cellules 4680Les cellules des lames de BYD affichent une consommation de 643 Wh/L et 241 Wh/kg, contre environ 375 Wh/kg pour les cellules des lames de BYD. Wh/l et 160 Wh / kg.

Il existe donc de nombreuses raisons de continuer à accorder une grande valeur à Tesla. (voir notre rapport pour plus d'informations)), la qualité des batteries de l'entreprise pourrait bien ne pas être l'un de ses points forts prochainement.

Il convient également de noter que ces performances devraient encore s'améliorer une fois que QuantumScape commencera à produire des formats de cellules plus grands, avec une densité énergétique > 1 000 Wh/L probablement atteignable.

Source: QuantumScape

Ces résultats ont été obtenus de haute lutte et grâce à l'entrée précoce de l'entreprise sur le marché des batteries à l'état solide sans anode.

À ce jour, il semble que ce soit principalement uniquement L'architecture en nid d'abeille des batteries de CATL semble susceptible de permettre une réduction similaire de la formation de dendrites., et peut-être ION batteries à semi-conducteurs sans anode.

« Il nous a fallu plus de 10 ans, plus de deux millions de tests et plus de 300 millions de dollars pour atteindre le niveau de performance que nous avons démontré. Nous pensons donc qu'il s'agit d'un problème très complexe et qu'il sera difficile pour nos concurrents de le résoudre. »

Respect des préférences des clients

Les performances supérieures de la batterie QuantumScape répondent aux exigences générales pour le remplacement complet des véhicules à moteur à combustion interne par des véhicules électriques :

• Autonomie maximale supérieure à 375 miles / 600 kilomètres.
• Recharge rapide en 15 minutes maximum, ce chiffre n'étant généralement accepté que si une charge complète offre une autonomie suffisante.
• L'autonomie de la batterie est d'au moins 12 ans / 150 000 miles (240 000 kilomètres).
• Même coût que les véhicules thermiques.
• Fonctionne parfaitement par tous les temps, aussi bien dans des conditions de chaleur extrême que de froid extrême.
• Aucun risque d'incendie.

Notre cellule prototype A0 à 24 couches a subi plus de 1 000 cycles complets de charge-décharge avec une rétention d'énergie supérieure à 95 %. Cela équivaudrait à parcourir environ 480 000 kilomètres tout en conservant 95 % de l'énergie initiale (soit une autonomie d'environ 480 kilomètres avec une seule charge).

« Le résultat final de ce développement pourrait être une cellule de batterie permettant une grande autonomie, une charge ultra-rapide et une durée de vie pratiquement nulle. »

Frank Blome – PDG de PowerCo

Le séparateur Cobra : passage à l’échelle de la fabrication QuantumScape

Les batteries QuantumScape seront principalement fabriquées dans une usine hautement automatisée de San Jose, en Californie. Un nouveau traitement thermique sera utilisé pour leur nouvelle conception de cellule « Cobra ».

Ce traitement thermique, 25 fois plus efficace, réduit considérablement l'espace occupé par la production de batteries, un atout majeur pour le déploiement de la production de masse. Il est également moins énergivore, ce qui contribue à réduire les coûts et à améliorer le profil environnemental du procédé.

Les versions ultérieures de Cobra devraient encore améliorer cet aspect du processus de production. Le procédé de séparation Cobra est entré en production de base en juin 2025 et devrait accroître significativement les volumes de production.

Étapes futures du développement de QuantumScape (QS)

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Bien que dévoilée publiquement, la moto Ducati ne subira des essais sur le terrain qu'en 2026, après l'installation des équipements nécessaires à une production en plus grande série en 2025.

Globalement, 2026 s'annonce comme l'année de transition pour QuantumScape, qui passera des partenariats, des accords et de la fourniture d'échantillons de ses cellules de batterie QSE-5 au début de la production de masse et aux livraisons commerciales importantes.

Cependant, avant que la plupart des motos Volkswagen, puis des voitures, fonctionnent avec QuantumScape / PowerCo, il faudra encore quelques années.

En effet, comme l'a déclaré Elon Musk en 2017, lorsque Tesla rencontrait des difficultés pour augmenter sa production au-delà des petits volumes, « la production de masse est un enfer ».

Conclusion

QuantumScape est une société qui a connu un grand succès auprès des investisseurs en 2021, avant de subir une chute brutale de son cours boursier jusqu'en juillet 2025, période durant laquelle le scepticisme quant à sa capacité à atteindre un jour une production de masse a dominé les discussions.

Depuis son point le plus bas, le marché s'est fortement redressé, mais reste encore loin de ses niveaux de 2021. Comme l'illustre le renforcement du partenariat avec Volkswagen, le profil de risque actuel de QuantumScape est radicalement différent de celui du passé.

L'entreprise entre désormais dans la phase d'expansion de sa capacité de production, voit enfin ses batteries entrer dans la composition d'un produit commercial avec la moto Ducati, et se prépare à se développer sur le marché des véhicules électriques du deuxième constructeur automobile mondial.

Parallèlement, elle devient également un partenaire clé pour les entreprises OEM à la recherche d'un approvisionnement alternatif en batteries non asiatiques.

L'attente interminable avant que QuantumScape ne dépasse le stade de la start-up touche donc probablement à sa fin. La récente flambée du cours de son action semble confirmer cet avis du marché, tandis que la transformation de l'image de l'entreprise se poursuit.

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