Énergie
QuantumScape (QS): leader de la course aux batteries à état solide
Pourquoi les batteries à état solide représentent le prochain grand bond
Avec l’électrification de toutes les formes de transport, à commencer par les voitures, puis bientôt les camions, les navires et peut‑être même les avions, le stockage de l’énergie est devenu la technologie clé de la décennie.
Cela est particulièrement vrai pour le transport, qui nécessite une haute densité énergétique, mais cela pourrait également être crucial pour compenser l’intermittence des sources d’énergie renouvelable comme le vent et le solaire.
L’industrie a été dominée par la technologie lithium‑ion, le meilleur compromis jusqu’à présent entre coût, densité énergétique et disponibilité des ressources.
Cependant, la technologie lithium‑ion présente quelques problèmes majeurs qui pourraient limiter son adoption:
- Elle a tendance à former des dendrites métalliques pouvant provoquer des défaillances catastrophiques et des incendies de batterie.
- Elle fonctionne mal à des températures glaciales, la rendant inadaptée aux climats froids et au stockage fixe dans les régions froides.
- Sa densité énergétique est élevée, mais reste insuffisante pour les longues autonomies ou les applications lourdes comme les camions et les bus.
- La plupart des batteries perdent rapidement de la puissance et se dégradent plus vite que le reste du véhicule électrique, créant de l’anxiété chez les acheteurs quant à la valeur de revente et au risque de devoir remplacer un pack de batterie coûteux.
Pour toutes ces raisons, les scientifiques et les fabricants de batteries cherchent à créer un meilleur design de batterie.
Et surtout, le lithium‑ion est aujourd’hui une conception très mature, les nouveaux modèles montrant rarement une amélioration de la densité énergétique depuis 2020.
Source: QuantumScape
Une idée clé, appelée batterie à état solide, consiste à remplacer l’électrolyte liquide entre l’anode et la cathode par un électrolyte solide. Cela rend la batterie potentiellement plus dense (l’électrolyte liquide et son contenant ajoutent du poids), mais aussi plus sûre, car les électrolytes liquides conventionnels sont une source majeure de risque d’incendie dans les batteries lithium.
Bien que simple en théorie, la mise au point d’un prototype de batterie à état solide est plus complexe. Nous avons déjà présenté plusieurs exemples de conceptions expérimentales, y compris celles sans anode du tout, ou utilisant l’IA pour les concevoir.
Mais amener ces conceptions expérimentales à l’étape de production de masse, avec un niveau de qualité stable et à des coûts raisonnables, constitue un autre défi.
Une entreprise occidentale semble enfin atteindre la ligne d’arrivée de la production de masse de batteries à état solide: QuantumScape.
(QS )
Aperçu de QuantumScape
Depuis sa création en 2010, QuantumScape, californienne, est une startup de premier plan dans le domaine des batteries à état solide, remarquable par son entrée précoce dans le secteur et son indépendance vis‑à‑vis des grands fabricants de batteries qui poursuivent également la technologie à état solide, comme CATL (300750.SZ), Samsung ou LG Energy Solution (373220.KS).
En 2018, l’entreprise a créé une co‑entreprise avec le département batteries de Volkswagen, PowerCo.
Cela a lancé le processus lent de développement d’une méthode de fabrication de masse et de tests approfondis pour vérifier les performances du design dans un vrai véhicule électrique.
Source: QuantumScape
En septembre 2025, l’entreprise a enfin présenté sa batterie dans un véhicule commercial réel, une moto de course Ducati V21L entièrement électrique.
La moto Ducati électrique modifiée, alimentée par la technologie à état solide de QS, intègre un système de batterie inédit conçu par des spécialistes d’Audi, filiale du groupe VW, spécifiquement pour les cellules de batterie à état solide QS et met en évidence le potentiel de la technologie sur la piste.
Ducati fait partie du groupe Volkswagen, aux côtés de marques comme Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT et Škoda (vous pouvez en savoir plus sur Volkswagen et sa stratégie EV pour redresser la situation du constructeur allemand dans notre rapport dédié sur le groupe).
Le choix d’une moto électrique est justifié par la possibilité d’une « démonstration à faible volume mais haute visibilité ». Les motos de piste exigent à la fois une puissance extrêmement élevée et une densité énergétique élevée, démontrant ainsi la capacité technique du pack de batterie.
Le partenariat avec Volkswagen
En tant que startup indépendante, plutôt que d’être un géant automobile ou un fabricant de batteries bien établi comme ses homologues chinois, japonais ou coréens, le risque de QuantumScape a toujours été plus élevé pour les investisseurs.
La technologie peut être excellente, mais l’expertise et la capacité financière nécessaires pour la porter à la production de masse ont toujours été un point d’interrogation.
Cela change grâce aux rondes de financement récurrentes et aux accords signés avec Volkswagen, le deuxième plus grand groupe automobile mondial, qui est crucial pour les actionnaires de QuantumScape.
Source: QuantumScape
L’entreprise automobile allemande intégrera les batteries à état solide dans sa Scalable System Platform (SSP), conçue pour former une plateforme EV commune à tous les modèles de toutes les marques du groupe.
En vertu de l’accord de 2024, PowerCo pourra fabriquer jusqu’à 40 GWh par an de batteries pour véhicules électriques, avec la possibilité d’étendre à 80 GWh par an.
La relation avec PowerCo se renforce en 2025, avec des batteries à état solide utilisées dans une moto Ducati, et PowerCo fournira jusqu’à 131 millions de dollars de nouveaux paiements sur les deux prochaines années dès que l’équipe conjointe d’augmentation d’échelle atteindra certains jalons.
« Cet accord élargi est un signal clair de l’alignement stratégique, technique et financier croissant entre les deux sociétés.
Il reflète notre confiance partagée dans QSE‑5 comme plateforme révolutionnaire pour l’industrie des batteries. »
En 2025, Volkswagen a accepté de fournir jusqu’à 131 M$ de nouveaux paiements sur les deux prochaines années dès que l’équipe conjointe d’augmentation d’échelle atteindra certains jalons.
Il permet également à Volkswagen de fournir jusqu’à un supplément de 5 GWh de capacité disponible que QuantumScape possède chaque année, pour des clients au‑delà du groupe Volkswagen, ainsi que le droit de licencier certaines technologies QS futures.
Autres partenariats
Les accords avec Volkswagen ne sont pas les seuls accords importants pour l’entreprise, qui possède également des accords de co‑développement non divulgués avec un grand constructeur automobile mondial (OEM), ainsi que des accords avec les principaux OEM en termes de chiffre d’affaires, de luxe et de premium, ainsi que pour le stockage stationnaire et l’électronique grand public.
QuantumScape renforce également ses partenariats pour améliorer la production de masse de son séparateur céramique: le 30 septembre, elle a annoncé un accord avec Corning (GLW ) pour développer conjointement des capacités de fabrication de séparateurs céramiques, et avec Murata Manufacturing, avec des progrès supplémentaires dans la collaboration, les deux entreprises disposant d’experts mondiaux en fabrication céramique.
“Les capacités de classe mondiale de Corning en fabrication céramique en font un ajout idéal à l’écosystème technologique de QS.
Avec nos partenaires d’écosystème, nous construisons les bases d’une production évolutive de nos batteries à état solide haute performance et poursuivons notre mission de révolutionner le stockage d’énergie.
Technologie QuantumScape
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| Type de batterie | Densité d’énergie (Wh/L) | Densité d’énergie (Wh/kg) | Vitesse de charge | Sécurité thermique |
|---|---|---|---|---|
| QuantumScape QSE-5 | 844 | 301 | 10–80% en 15 min | Séparateur non inflammable |
| Tesla 4680 (Li-ion) | 643 | 241 | 25–30 min | Nécessite une gestion thermique |
| BYD LFP Blade | 350–400 | 160 | 30–40 min | Haute stabilité thermique |
Pourquoi le design sans anode de QuantumScape est important
Une caractéristique unique de la batterie QuantumScape, considérée comme révolutionnaire au moment de sa révélation, est son design sans anode.
Depuis, d’autres conceptions expérimentales ont approfondi ce concept, mais il reste encore assez rare et très avancé parmi les batteries à état solide.
Source: QuantumScape
Le design sans anode améliore considérablement la durabilité de la batterie en éliminant la perte de capacité à l’interface de l’anode. Il augmente également la densité de la batterie en supprimant l’espace et le volume normalement occupés par l’anode dans une batterie classique.
Pas d’anode signifie également aucune matière nécessaire à sa construction et les coûts de fabrication associés.
Cela donne à l’entreprise un avantage de coût solide non seulement face aux conceptions lithium‑ion traditionnelles, mais aussi face aux futurs fabricants de batteries à état solide (par exemple Toyota (TM ), voir notre rapport sur cet autre constructeur).
Source: QuantumScape
Comme toutes les batteries à état solide, le design de QuantumScape est nettement supérieur aux batteries lithium‑ion sur presque tous les critères:
- Elle peut se charger en seulement 15 minutes (10‑80 % à 45 ºC).
- Le séparateur qui remplace l’électrolyte liquide est non inflammable et non combustible.
- La densité énergétique de ses cellules est de 844 Wh/L et 301 Wh/kg.
- À titre de référence, les cellules 4680 de Tesla affichent 643 Wh/L et 241 Wh/kg, et les cellules Blade de BYD environ 375 Wh/L et 160 Wh/kg.
Ainsi, bien qu’il existe de nombreuses raisons de valoriser encore fortement Tesla (voir notre rapport pour plus d’infos), la qualité des batteries de l’entreprise pourrait bientôt ne plus en faire partie.
Il faut également noter que ces performances seront probablement encore améliorées lorsque QuantumScape commencera à produire des formats de cellules plus grands, avec une densité énergétique >1 000 Wh/L potentiellement atteignable.
Source: QuantumScape
Ces résultats ont été obtenus grâce à l’avance précoce de l’entreprise dans le domaine des batteries à état solide sans anode.
À ce jour, il semble que seul l’architecture de batterie à nid d’abeille de CATL semble capable d’obtenir une réduction similaire de la formation de dendrites, et peut‑être les batteries sans anode d’ION .
« Il nous a fallu plus de 10 ans, plus de deux millions de tests et plus de 300 M$ pour atteindre le niveau de performance que nous avons démontré, nous pensons donc que c’est un problème très difficile et que les concurrents auront du mal à le résoudre. »
Correspondance avec les préférences des clients
Les performances supérieures de la batterie QuantumScape correspondent aux exigences générales pour le remplacement complet des véhicules à moteur à combustion interne (ICE) par des VE:
- Autonomie maximale supérieure à 375 miles / 600 km.
- Recharge rapide en maximum 15 minutes, ce chiffre n’étant largement accepté que si une charge complète offre une autonomie suffisante.
- Durée de vie de la batterie d’au moins 12 ans / 150 000 miles (240 000 km).
- Coût équivalent à celui des véhicules à combustion interne.
- Fonctionnement optimal dans toutes les conditions climatiques, tant chaudes que froides.
- Aucun risque d’incendie.
Le séparateur Cobra: mise à l’échelle de la fabrication QuantumScape
Les batteries QuantumScape seront principalement fabriquées dans une installation hautement automatisée à San Jose, Californie. Elles utiliseront un nouveau type de traitement thermique pour le nouveau design de cellule « Cobra ».
Ce traitement thermique, 25 fois plus efficace, réduit drastiquement l’espace physique occupé par la production de batteries, constituant ainsi un élément clé du passage à la production de masse. Il consomme également moins d’énergie, réduisant davantage les coûts et améliorant le profil écologique du processus.
Les itérations futures du Cobra devraient encore améliorer cet aspect du processus de production. Le processus du séparateur Cobra est entré en production de base en juin 2025 et devrait augmenter significativement les volumes de débit.
Jalons futurs pour QuantumScape (QS)
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| Année | Jalon | Ce que cela indique |
|---|---|---|
| 2024 | Accord de licence PowerCo pour jusqu’à 40 GWh, extensible à 80 GWh de cellules basées sur QSE‑5. | Valide la technologie et crée une voie claire vers une production à l’échelle du gigawatt‑heure avec Volkswagen. |
| 2025 | Collaboration PowerCo élargie, jusqu’à 131 M$ de paiements liés à des jalons et 5 GWh de capacité supplémentaire hors VW. | Renforce la trésorerie de QS et ouvre la porte à des clients au‑delà du groupe Volkswagen. |
| 2025 | Début de la moto de course Ducati V21L MotoE avec cellules QuantumScape QSE‑5 à IAA Mobility. | Première démonstration réelle de cellules à état solide sans anode, prouvant les performances au‑delà du laboratoire. |
| 2025–2026 | Le processus du séparateur Cobra entre en production de base ; tests sur le terrain Ducati prévus pour 2026. | Marque la transition de la fabrication pilote à des prototypes à plus grand volume et aux tests sur piste. |
| 2027–2028+ | Calendrier potentiel pour les premières déploiements commerciaux d’EV utilisant les cellules QSE‑5, sous condition de succès de l’augmentation d’échelle. | Point d’inflexion clé où QuantumScape pourrait passer d’une histoire technologique pré‑revenus à un fournisseur de batteries significatif. |
Bien que révélée publiquement, la moto Ducati ne subira des tests sur le terrain qu’en 2026, après l’installation d’équipements pour un volume de production plus élevé en 2025.
Dans l’ensemble, 2026 s’annonce comme le moment de transition pour QuantumScape, lorsqu’elle passera des partenariats, accords et échantillons de cellules QSE‑5 à l’avènement de la production de masse et aux livraisons commerciales sérieuses.
Cependant, avant que la plupart des motos Volkswagen, puis les voitures, fonctionnent avec QuantumScape / PowerCo, plusieurs années seront encore nécessaires.
C’est parce que, comme le disait Elon Musk à l’époque où Tesla rencontrait des difficultés pour augmenter la production au‑delà de petits lots en 2017, « la production de masse, c’est l’enfer ».
Conclusion
QuantumScape est une entreprise qui est devenue très populaire auprès des investisseurs en 2021, avant de subir une chute brutale du cours de l’action jusqu’en juillet 2025, où le scepticisme quant à sa capacité à atteindre la production de masse dominait les discussions.
Depuis, elle a rebondi fortement depuis son point le plus bas, mais reste loin de ses niveaux de 2021. Comme le partenariat approfondi avec Volkswagen le montre, le profil de risque actuel de QuantumScape est radicalement différent de celui du passé.
Elle entre maintenant dans la phase d’expansion de sa capacité de production, voit enfin ses batteries entrer dans un produit commercial avec la moto Ducati, et se prépare à s’étendre aux VE du deuxième plus grand constructeur automobile du monde.
Parallèlement, elle devient également un partenaire clé pour les OEM cherchant une alternative non asiatique d’approvisionnement en batteries.
Ainsi, l’attente prolongée pour que QuantumScape dépasse la phase de startup devrait bientôt prendre fin. La récente flambée du cours de l’action semble montrer que le marché est d’accord, le changement d’image de l’entreprise étant toujours en cours.
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