Energy
QuantumScape (QS): leader nella corsa alle batterie allo stato solido
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Perché le batterie allo stato solido rappresentano il prossimo grande passo avanti
Con l'elettrificazione di tutte le forme di trasporto, a partire dalle automobili, e presto anche camion, navi e forse persino aerei, l'accumulo di energia tramite batterie è diventato chiave tecnologia del decennio.
Ciò è particolarmente vero per i trasporti, che richiedono un'elevata densità energetica, ma potrebbe anche essere fondamentale per bilanciare l'intermittenza delle fonti di energia rinnovabile come l'eolico e il solare.
Il settore è stato dominato dalla tecnologia agli ioni di litio, che finora ha rappresentato il miglior compromesso tra costi, densità energetica e disponibilità delle risorse.
Tuttavia, la tecnologia agli ioni di litio presenta alcuni problemi chiave che potrebbero limitarne l'adozione:
- Tende a formare dendriti metallici che possono causare guasti catastrofici e incendi della batteria.
- Funziona male a temperature gelide, il che lo rende inadatto ai climi freddi e allo stoccaggio fisso nelle regioni fredde.
- La sua densità energetica è elevata, ma non è ancora ideale per la guida a lungo raggio o per applicazioni pesanti come camion e autobus.
- La maggior parte delle batterie perde potenza e si degrada più rapidamente rispetto al resto dei veicoli elettrici, creando ansia negli acquirenti in merito al valore di rivendita e al rischio di dover acquistare un nuovo e costoso pacco batteria.
Per tutti questi motivi, scienziati e produttori di batterie hanno cercato di creare un design migliore per le batterie.
E, cosa ancora più importante, le batterie agli ioni di litio sono ormai un progetto molto maturo, e i nuovi modelli raramente mostrano un miglioramento nella densità energetica dal 2020.
Fonte: QuantumScape
Un'idea chiave, chiamata batteria allo stato solido, è quella di sostituire l'elettrolita liquido tra anodo e catodo con un elettrolita solido. Questo non solo rende la batteria potenzialmente più densa (poiché l'elettrolita liquido e il suo contenitore aumentano il peso), ma anche più sicura, poiché gli elettroliti liquidi convenzionali sono una delle principali fonti di rischio di incendio nelle batterie al litio.
Sebbene semplice in teoria, la costruzione di un prototipo di batteria allo stato solido è più complessa in pratica. Abbiamo già trattato diversi esempi di progetti sperimentali, tra cui quelli senza alcun anodo, o utilizzando l'intelligenza artificiale per farlo.
Ma portare questi progetti sperimentali alla fase di produzione di massa, con un livello di qualità stabile e a costi ragionevoli, rappresenta un'altra sfida.
Sembra che un'azienda occidentale stia finalmente raggiungendo la linea di arrivo della produzione di massa di batterie allo stato solido: QuantumScape.
(QS )
Panoramica di QuantumScape
Fin dalla sua fondazione nel 2010, la californiana QuantumScape è stata una startup di spicco nel settore delle batterie allo stato solido, notevole per il suo ingresso tempestivo nel settore e per la sua indipendenza dai grandi produttori di batterie che perseguono anch'essi la tecnologia allo stato solido, come CATL (300750.SZ), Samsung o LG Energy Solution (373220.KS).
Da allora, nel 2018, l'azienda ha costituito una joint venture con PowerCo, il reparto batterie della Volkswagen.
Ciò ha dato inizio al lento processo di sviluppo di un metodo di produzione di massa e di test approfonditi per verificare le prestazioni del progetto in un vero veicolo elettrico.
Fonte: QuantumScape
Nel mese di settembre 2025, l'azienda ha finalmente presentato la sua batteria in un vero veicolo commerciale, una moto da corsa Ducati V21L completamente elettrica.
La motocicletta elettrica Ducati modificata, alimentata dalla tecnologia allo stato solido QS, contiene un sistema di batterie unico nel suo genere, progettato dagli specialisti di Audi, di proprietà del gruppo VW, appositamente per le celle delle batterie allo stato solido QS e mette in luce le potenziali capacità di questa tecnologia in pista.
Ducati fa parte del gruppo Volkswagen, insieme a marchi come Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT e Škoda (puoi leggere di più su Volkswagen e la sua strategia EV per ribaltare la situazione della casa automobilistica tedesca nel nostro report dedicato al gruppo).
L'attenzione rivolta a una moto elettrica è giustificata dalla possibilità che offre di realizzare una "dimostrazione a basso volume ma ad alta visibilità". Poiché le moto da pista richiedono sia una potenza estremamente elevata che un'elevata densità energetica, dimostrano anche la capacità tecnica del pacco batteria.
La partnership Volkswagen
In quanto startup indipendente, anziché un colosso automobilistico o un affermato produttore di batterie come le sue controparti cinesi, giapponesi o coreane, QuantumScape ha sempre avuto un rischio più elevato per gli investitori.
La tecnologia potrebbe essere grandiosa, ma la competenza e la capacità finanziaria per trasformarla in una produzione di massa sono sempre state un punto interrogativo.
Questa situazione sta cambiando grazie ai ripetuti cicli di finanziamento e agli accordi firmati con Volkswagen, il secondo gruppo automobilistico più grande al mondo, così importante per gli azionisti di QuantumScape.
Fonte: QuantumScape
La casa automobilistica tedesca integrerà le batterie allo stato solido nella sua Scalable System Platform (SSP), progettata per formare una piattaforma EV comune per tutti i modelli di tutti i marchi dell'azienda.
Sotto l'accordo del 2024, PowerCo può produrre fino a 40 gigawattora all'anno di batterie per veicoli elettrici, con la possibilità di aumentare la produzione fino a 80 GWh all'anno.
Il rapporto con PowerCo si rafforza nel 2025, con batterie allo stato solido utilizzate in una moto Ducatie poiché PowerCo erogherà fino a 131 milioni di dollari in nuovi pagamenti nei prossimi due anni, una volta che il team congiunto di espansione avrà raggiunto determinati traguardi.
"Questo accordo ampliato è un chiaro segnale del crescente allineamento strategico, tecnico e finanziario tra le due aziende.
Ciò riflette la nostra fiducia condivisa nel QSE-5 come piattaforma rivoluzionaria per il settore delle batterie".
Nel 2025, la Volkswagen ha accettato di erogare fino a 131 milioni di dollari in nuovi pagamenti nei successivi due anni, una volta raggiunti determinati traguardi da parte del team congiunto di espansione.
Altre partnership
Gli accordi con Volkswagen non sono gli unici importanti per l'azienda, che ha anche accordi di sviluppo congiunto non divulgati con un importante OEM (Original Equipment Manufacturer) automobilistico mondiale e accordi con i principali OEM automobilistici per fatturato, OEM di lusso e premium, nonché per sistemi di stoccaggio fissi ed elettronica di consumo.
QuantumScape sta inoltre intensificando le partnership per migliorare la produzione di massa del suo separatore ceramico: il 30 settembre ha annunciato un accordo con Corning (GLW ) per sviluppare congiuntamente capacità di produzione di separatori ceramici e con Murata Manufacturing, con ulteriori progressi nella collaborazione con gli esperti di produzione ceramica di fama mondiale di entrambe le aziende.
"Le capacità di Corning nella produzione di ceramiche, di livello mondiale, la rendono un'aggiunta ideale all'ecosistema tecnologico QS.
Insieme ai nostri partner dell'ecosistema, stiamo gettando le basi per una produzione scalabile delle nostre batterie allo stato solido ad alte prestazioni e portando avanti la nostra missione di rivoluzionare l'accumulo di energia".
Tecnologia QuantumScape
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| Tipo di batteria | Densità di energia (Wh/L) | Densità energetica (Wh/kg) | Velocità di ricarica | Sicurezza termica |
|---|---|---|---|---|
| QuantumScape QSE-5 | 844 | 301 | 10–80% in 15 minuti | Separatore non infiammabile |
| Tesla 4680 (agli ioni di litio) | 643 | 241 | 25 – 30 min | Richiede gestione termica |
| Lama BYD LFP | 350-400 | 160 | 30 – 40 min | Elevata stabilità termica |
Perché il design senza anodi di QuantumScape è importante
Una caratteristica unica della batteria QuantumScape, che al momento della presentazione fu considerata rivoluzionaria, è il suo design privo di anodo.
Da allora, altri progetti sperimentali hanno ulteriormente esplorato questo concetto, ma si tratta ancora di un tipo di batteria allo stato solido piuttosto raro e molto avanzato.
Fonte: QuantumScape
Il design senza anodo migliora significativamente la durata della batteria eliminando la perdita di capacità all'interfaccia anodica. Aumenta inoltre ulteriormente la densità della batteria eliminando lo spazio e il volume normalmente utilizzati dall'anodo in una batteria tradizionale.
L'assenza di anodo significa anche che non c'è bisogno di materiali per costruirlo e dei relativi costi di produzione.
Ciò conferisce all'azienda un solido vantaggio in termini di costi non solo rispetto ai tradizionali modelli agli ioni di litio, ma anche rispetto ad altri futuri produttori di batterie allo stato solido (ad esempio Toyota (TM ), vedi il nostro report su quest'altra casa automobilistica).
Fonte: QuantumScape
Come tutte le batterie allo stato solido, il design di QuantumScape è significativamente superiore alle batterie agli ioni di litio in quasi tutti i parametri:
- Si carica in soli 15 minuti (10-80% a 45 ºC).
- Il separatore che sostituisce l'elettrolita liquido è non infiammabile e non combustibile.
- La densità energetica delle celle della batteria è di 844 Wh/L e 301 Wh/kg.
Quindi, anche se potrebbero esserci molte ragioni per dare ancora un alto valore a Tesla, (vedi il nostro report per maggiori informazioni)), la qualità delle batterie dell'azienda potrebbe non essere tra queste a breve.
Va inoltre notato che queste prestazioni saranno probabilmente ulteriormente migliorate quando QuantumScape inizierà a produrre formati di celle più grandi, con una densità energetica probabilmente raggiungibile >1.000 Wh/L.
Fonte: QuantumScape
Questi risultati sono stati ottenuti con fatica e grazie all'ingresso tempestivo dell'azienda nel settore delle batterie allo stato solido senza anodo.
Ad oggi, sembra che sia per lo più solo L'architettura della batteria a nido d'ape di CATL sembra in grado di ottenere una riduzione simile nella formazione di dendriti, e forse ION batterie allo stato solido senza anodo.
"Ci sono voluti più di 10 anni, più di due milioni di test e più di 300 milioni di dollari per raggiungere il livello di prestazioni che abbiamo dimostrato, quindi crediamo che questo sia un problema molto arduo e che sarà difficile da risolvere per i concorrenti".
Corrispondenza delle preferenze del cliente
Le prestazioni più elevate della batteria QuantumScape soddisfano i requisiti generali per la sostituzione completa dei veicoli con motore a combustione interna (ICE) con veicoli elettrici:
- Autonomia massima superiore a 375 miglia/600 chilometri.
- Ricarica rapida in massimo 15 minuti, ma questo numero è ampiamente accettato solo se una carica completa garantisce un'autonomia sufficiente.
- La durata della batteria è di almeno 12 anni/150,000 miglia (240,000 chilometri).
- Stesso costo dei veicoli ICE.
- Funziona bene in tutte le condizioni atmosferiche, sia con temperature estreme, sia con temperature estreme, come il freddo.
- Nessun rischio di incendio.
Il separatore Cobra: scalabilità della produzione QuantumScape
Le batterie QuantumScape saranno prodotte principalmente in uno stabilimento altamente automatizzato a San Jose, in California. Utilizzeranno un nuovo tipo di trattamento termico per il nuovo design delle celle "Cobra".
Questo trattamento termico 25 volte più efficiente riduce drasticamente lo spazio fisico occupato dalla produzione delle batterie, rendendolo un elemento chiave per lo sviluppo della produzione di massa. È anche meno dispendioso in termini di energia, riducendo ulteriormente i costi e migliorando l'impatto ambientale del processo.
Si prevede che le successive iterazioni di Cobra miglioreranno ulteriormente questo elemento del processo produttivo in futuro. Il processo di separazione Cobra è entrato in produzione di base nel giugno 2025 e dovrebbe migliorare significativamente i volumi di produzione.
Future milestones per QuantumScape (QS)
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| Anno | Pietra miliare | Cosa segnala |
|---|---|---|
| 2024 | Accordo di licenza PowerCo per un massimo di 40 GWh, espandibile a 80 GWh di celle basate su QSE-5. | Convalida la tecnologia e traccia un percorso chiaro verso una produzione su scala di gigawattora con Volkswagen. |
| 2025 | Collaborazione ampliata con PowerCo, fino a 131 milioni di dollari in pagamenti milestone e 5 GWh di capacità aggiuntiva non VW. | Rafforza la liquidità di QS e apre le porte a clienti esterni al Gruppo Volkswagen. |
| 2025 | La moto da corsa Ducati V21L MotoE debutta con celle QuantumScape QSE-5 all'IAA Mobility. | Prima dimostrazione su veicolo reale di celle allo stato solido senza anodo, che dimostra prestazioni che vanno oltre il laboratorio. |
| 2025-2026 | Il processo di separazione Cobra entra nella produzione di base; test sul campo Ducati previsti per il 2026. | Segna il passaggio dalla produzione pilota alla realizzazione di prototipi in volumi più elevati e ai test in pista. |
| 2027-2028 + | Possibile cronologia per le prime implementazioni commerciali di veicoli elettrici che utilizzano celle QSE-5, presupponendo un ampliamento di scala di successo. | Punto di svolta chiave in cui QuantumScape potrebbe passare da azienda tecnologica pre-ricavi a fornitore di batterie di rilievo. |
Sebbene svelata pubblicamente, la motocicletta Ducati verrà sottoposta a test sul campo solo nel 2026, dopo che nel 2025 saranno installate le attrezzature per un volume di produzione più elevato.
Nel complesso, il 2026 si preannuncia come un momento di transizione per QuantumScape, quando passerà dalle partnership, dagli accordi e dalla fornitura di campioni delle sue celle per batterie QSE-5 all'inizio della produzione di massa e delle importanti consegne commerciali.
Tuttavia, prima che la maggior parte delle bici e poi delle auto Volkswagen funzionino con QuantumScape/PowerCo, ci vorranno ancora alcuni anni.
Questo perché, come disse Elon Musk, quando Tesla stava riscontrando difficoltà nell'aumentare la produzione oltre i piccoli volumi nel 2017, "la produzione di massa è un inferno".
Conclusione
QuantumScape è un'azienda che è diventata molto popolare tra gli investitori nel 2021, prima di subire un brusco calo del prezzo delle azioni fino a luglio 2025, quando lo scetticismo sulla capacità dell'azienda di raggiungere la produzione di massa ha dominato il dibattito al suo interno.
Da allora ha registrato una forte ripresa dal suo punto più basso, ma è ancora lontano dai livelli del 2021. Come dimostra la partnership sempre più stretta con Volkswagen, l'attuale QuantumScape presenta un profilo di rischio radicalmente diverso rispetto al passato.
Ora sta entrando nella fase di espansione della sua capacità produttiva, vedendo finalmente le sue batterie entrare a far parte di un prodotto commerciale con la moto Ducati e preparandosi ad espandersi nei veicoli elettrici della seconda casa automobilistica al mondo.
Parallelamente, sta diventando anche un partner chiave per le aziende OEM alla ricerca di una fornitura di batterie alternativa non asiatica.
Quindi la lunga attesa per QuantumScape che superi la fase di avvio è probabilmente giunta al termine. Il recente rialzo del prezzo delle azioni sembra indicare che anche il mercato sia d'accordo, con il cambiamento di immagine aziendale ancora in corso.
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