Le batterie allo stato solido si avvicinano alla realtà per i futuri veicoli elettrici

L’alternativa più solida alle ampiamente utilizzate batterie al litio‑ionico, con i vantaggi di una maggiore sicurezza, una densità energetica più alta, una durata più lunga e una ricarica più veloce, è quasi pronta.

Questa promettente alternativa è costituita dalle batterie allo stato solido (SSB), che sostituiscono gli elettroliti liquidi con elettroliti solidi, eliminando così il rischio di incendio e consentendo progetti più compatti, supportando più cicli di carica prima del degrado.

Uno studio recente dell’Università della California ha esaminato la tecnologia e ha riscontrato che è in grado di trasformare non solo le auto elettriche, ma anche l’elettronica di consumo e lo stoccaggio di energia. La chiave di tutto è la chimica e l’ingegneria.

“Rimuovendo il liquido e utilizzando materiali solidi stabili al suo posto, possiamo spingere in modo sicuro più elettricità nella batteria contemporaneamente, senza i rischi di surriscaldamento o incendi.”

– Autore principale Cengiz Ozkan, professore di ingegneria meccanica presso UCR

A differenza del liquido nelle tradizionali batterie al litio‑ionico, che si degradano nel tempo, presentano rischi di incendio e limitano la velocità di ricarica, il materiale solido utilizzato nelle batterie allo stato solido offre un ambiente più stabile e sicuro, consentendo una ricarica più efficiente con minori preoccupazioni di sicurezza.

Con le sue qualità superiori rispetto alle attuali batterie al litio‑ionico, le SSB stanno guadagnando molta attenzione tra le aziende, ma finora la tecnologia rimane nella fase di sviluppo. Non per molto ancora, però.

Validazione nel mondo reale: batterie allo stato solido nei veicoli elettrici (dimostrazione QS/VW)

Questa settimana, lo sviluppatore di batterie allo stato solido QuantumScape (QS ), insieme al suo partner commerciale PowerCo, ha effettuato una dimostrazione dal vivo delle sue batterie al litio‑metallo ad alta densità energetica che alimentano un veicolo.

PowerCo è l’unità batterie del Gruppo Volkswagen, uno dei principali produttori di automobili al mondo e il più grande costruttore di auto in Europa. VW è proprietaria di marchi come Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT e Škoda. L’azienda produce anche veicoli commerciali leggeri e pesanti come MAN e Scania, mentre CARIAD è l’unità software e tecnologia per tutti i veicoli del Gruppo Volkswagen.

Il Gruppo VW e PowerCo sono stati investitori a lungo termine nella tecnologia allo stato solido di QuantumScape e hanno testato le loro celle prototipo per anni.

Ora, per la prima volta, QuantumScape, PowerCo e il Gruppo Volkswagen hanno presentato la nuova tecnologia all’IAA Mobility di Monaco, una delle più grandi fiere mondiali della mobilità.

Rimuovendo il telo nero dal veicolo, hanno svelato una Ducati V21L da corsa modificata, completamente elettrica, che è interamente alimentata dalle celle allo stato solido QSE‑5.

Le celle allo stato solido della moto sono state assemblate utilizzando la piattaforma di produzione proprietaria di QuantumScape (processo di produzione Cobra), che consente un trattamento termico più rapido, richiede meno spazio a terra ed elimina alcuni passaggi di materiale. Nel frattempo, il sistema di batteria unico nel suo genere è stato progettato da specialisti di Audi, specificamente per le celle SSB di QS.

La dimostrazione rappresenta un grande traguardo non solo per le aziende coinvolte, ma anche per il settore dei veicoli elettrici (EV), poiché è stata la prima volta che le celle senza anodo di QuantumScape sono passate dalla fabbrica a un veicolo reale, visibile al mondo.

“Oggi abbiamo superato la soglia dalla possibilità alla realtà.”

– Amministratore delegato e presidente di QuantumScape Dr. Siva Sivaram

Il suo partnership con PowerCo, ha osservato, posiziona QuantumScape per scalare la sua tecnologia trasformativa alla produzione di gigawatt‑ora (GWh), e insieme “contribuiranno a inaugurare una nuova era di trasporto elettrificato”.

Secondo l’annuncio ufficiale, la prima dimostrazione dal vivo al mondo di batterie al litio‑metallo allo stato solido di QS che alimentano un veicolo elettrico rappresenta un significativo avanzamento nella tecnologia delle batterie e un grande passo verso la commercializzazione dei veicoli elettrici allo stato solido.

Con questa tecnologia, l’obiettivo è contribuire a far progredire la rivoluzione EV, che il CEO di PowerCo Frank Blome definisce “la più grande trasformazione che l’industria automobilistica abbia mai visto”.

Le SSB ridefiniranno ciò che è possibile per veicoli premium ad alte prestazioni, con la dimostrazione che è solo l’inizio, ha aggiunto.

Roadmap di QuantumScape dal prototipo alla produzione

Con le tradizionali batterie al litio‑ionico che raggiungono i limiti della loro possibile densità energetica e sicurezza, mentre l’elettronica portatile, i veicoli elettrici e le reti di energia rinnovabile diventano più diffuse e impegnative, QuantumScape si è rivolta alle batterie allo stato solido per offrire una maggiore densità energetica, una ricarica più veloce e una sicurezza migliorata a supporto della transizione verso un futuro a basse emissioni di carbonio.

Attualmente sta guidando la corsa globale allo sviluppo di batterie allo stato solido, pronta a portare le sue celle allo stato solido a pieno regime sul mercato dei veicoli elettrici su larga scala nel prossimo futuro.

La recente dimostrazione della sua tecnologia al mondo ha effettivamente spinto al rialzo i prezzi delle azioni dell’azienda da 5 miliardi di dollari di capitalizzazione di mercato. Al momento della stesura, QS è scambiata a 8,85 $, con un aumento impressionante del 70,52 % dall’inizio dell’anno, sebbene sia ancora lontana dal suo massimo storico (ATH) di 132,73 $ raggiunto alla fine del 2020.

QuantumScape ha un EPS (TTM) di -0,91 e un P/E (TTM) di -9,76.

Per quanto riguarda le previsioni finanziarie, ha riportato spese in conto capitale di 8,3 milioni di dollari nel secondo trimestre del 2025. Le spese hanno principalmente sostenuto l’acquisto di impianti e attrezzature mentre QuantumScape si preparava per la produzione di campioni QSE‑5 B1 a volume più elevato durante questo periodo.

Le spese operative GAAP sono state 123,6 milioni di dollari, la perdita netta GAAP è stata di 114,7 milioni di dollari e la perdita EBITDA rettificata è stata di 63 milioni di dollari.

L’azienda ha chiuso il trimestre con 797,5 milioni di dollari di liquidità e ha esteso le sue previsioni per la disponibilità di liquidità fino al 2029.

QuantumScape prevede effettivamente di spedire presto le sue celle campione per i test, con la produzione commerciale prevista per iniziare nei prossimi due anni, a seconda della scalabilità della produzione e delle approvazioni normative.

La cella B-sample denominata QSE‑5 è il primo prodotto commerciale pianificato da QuantumScape, progettata per soddisfare le esigenze del settore EV di batterie che eccellono in cinque metriche di prestazione fondamentali: convenienza economica, densità energetica, velocità di ricarica, sicurezza e durata.

L’innovazione qui è il design della cella senza anodo, che semplifica la produzione e riduce i costi dei materiali mantenendo un’alta densità energetica. Abbinato a separatori avanzati, il design conferisce a QuantumScape vantaggi in termini di sicurezza ed efficienza.

Ha sostituito il separatore organico con un separatore allo stato solido non infiammabile e non combustibile che offre maggiore sicurezza. Nel frattempo, l’eliminazione del materiale di anodo a base di grafite/silicio aumenta le densità energetiche volumetriche e gravimetriche.

QuantumScape afferma che la sua tecnologia QS ha una densità energetica di 844 Wh/L e una scarica continua di 10C. Inoltre, la batteria allo stato solido al litio‑metallo impiega poco più di 12 minuti (12,2 min) per caricarsi dal 10 % all’80 %.

Se la tecnologia sarà scalata con successo, potrebbe diventare uno standard per i veicoli elettrici di nuova generazione così come per altre soluzioni di stoccaggio energetico. La prima mondiale della tecnologia di questo mese segna una grande pietra miliare verso quell’obiettivo, che arriva dopo una serie di risultati.

Scalare QSE-5: dalle linee pilota alla produzione GWh

Per portare QSE‑5 ai veicoli elettrici del mondo reale il più presto possibile, QuantumScape e PowerCo collaborano da tre anni. La partnership combina il talento di QuantumScape con l’esperienza manifatturiera di PowerCo.

Pochi mesi fa, i due hanno ampliato la loro partnership strategica per accelerare lo sviluppo della batteria QSE‑5, attualmente prodotta sulla linea pilota di QuantumScape a San Jose, segnando un importante passo avanti nell’industrializzazione della tecnologia SSB.

Questo è stato il risultato di un accordo raggiunto lo scorso anno, secondo il quale QuantumScape ha concesso a PowerCo una licenza non esclusiva per produrre in massa la tecnologia allo stato solido.

Consente a PowerCo di produrre fino a 5 GWh di celle basate su QSE‑5 all’anno, oltre ai 40 GWh precedentemente concordati, con l’opzione di espandere fino a 80 GWh, anche per clienti al di fuori del Gruppo VW. La capacità ampliata sarebbe, secondo le fonti, sufficiente per equipaggiare circa un milione di veicoli elettrici con tecnologia allo stato solido all’anno. L’accordo concede anche il diritto di licenziare alcune future tecnologie QS.

Di conseguenza, PowerCo contribuirà con ulteriori 131 milioni di dollari nei prossimi due anni in cambio della priorità di QuantumScape alle celle QSE‑5. Il capitale aiuterà QS a scalare la produzione e a fornire consegne di celle prototipo a volume più elevato all’azienda di batterie.

QS ha messo a disposizione del Gruppo Volkswagen le sue celle allo stato solido a 24 strati per i test, già a dicembre 2022. L’anno successivo, ha riportato di aver superato gli obiettivi di prestazione durante i test. All’inizio dell’anno scorso, PowerCo ha anche condotto i propri test di resistenza sulle celle QS, riportando “risultati molto incoraggianti”.

L’unità batterie del Gruppo Volkswagen ha confermato che le celle delle batterie allo stato solido di QS hanno superato le 1.000 cicli di carica con più del 95 % di mantenimento della capacità.

I test sono stati condotti nei laboratori di batterie di PowerCo a Salzgitter, in Germania. I test hanno mostrato che un’auto elettrica con un’autonomia WLTP di 500‑600 km (311‑373 miglia) equipaggiata con celle QS può percorrere circa 500.000 kilometri (oltre 310.000 miglia) senza perdere autonomia.

Con questi risultati impressionanti, Volkswagen mira a diventare “un motore tecnologico globale nell’industria automobilistica”, ma c’è ancora molta strada da percorrere prima di poter commercializzare una soluzione di mercato.

Ciò potrebbe richiedere il resto del decennio nonostante la recente dimostrazione promettente. Questo perché la prima moto elettrica presentata all’IAA Mobility è stata ampiamente modificata con il sistema di batteria progettato specificamente per soddisfare le esigenze delle batterie allo stato solido, consentendo alla Ducati di essere equipaggiata con fino a 980 celle QSE‑5.

Tuttavia, Volkswagen è determinata a portare a termine il progetto e farà “il prossimo passo verso la produzione in serie”, ha dichiarato Thomas Schmall, membro del consiglio di amministrazione del Gruppo per la Tecnologia. Con il concetto di cella unificata di Volkswagen già adatto alle celle QS, l’attenzione ora sarà rivolta al perfezionamento e alla scalabilità dei processi produttivi.

Schmall ha osservato che con la loro nuova cella unificata interna, hanno “creato l’abbinamento perfetto” poiché è “pronta per lo stato solido” e consente un rapido trasferimento della tecnologia ai veicoli dell’azienda, non appena la batteria allo stato solido sarà pronta.

Pronta a debuttare nei prossimi piccoli auto elettriche di VW, Cupra e Skoda, la cella unificata ha una densità energetica di circa 660 Wh/l e un design completamente nuovo in cui le celle sono installate direttamente nel pacco.

All’evento, Volkswagen ha dichiarato che la cella unificata sarà utilizzata in fino all’80 % dei propri veicoli elettrici in futuro. Sebbene il tipo di cella rimarrà lo stesso, la chimica della cella potrà variare, consentendo di “equipaggiare con varie chimiche di cella, da LFP e sodio‑ionico a NMC e allo stato solido”.

PowerCo e QuantumScape stanno attualmente lavorando all’integrazione della tecnologia allo stato solido nella cella unitaria e quindi nell’auto. Contemporaneamente, sarà sviluppata una moto pronta per le gare da testare sul circuito.

La corsa globale verso le scoperte SSB

Volkswagen sta chiaramente facendo grandi progressi nella leadership della tecnologia delle batterie allo stato solido, ma non è sola in questo impegno. Questa settimana, Mercedes‑Benz ha anche annunciato record propri.

Una Mercedes EQS “lievemente modificata” equipaggiata con una batteria allo stato solido ha coperto una distanza di 1.205 km (748,7 miglia) con una singola carica. Dopo aver viaggiato da Stoccarda, Germania, a Malmö, Svezia, aveva ancora 137 km (85,12 miglia) di autonomia residua.

Questo nuovo record ha superato il precedente, stabilito dalla Vision EQXX, di tre chilometri. I test su strada fanno parte del programma di validazione completo dell’azienda per la tecnologia delle batterie allo stato solido in condizioni reali su strade pubbliche.

“La batteria allo stato solido è una vera svolta per la mobilità elettrica. Con il successo del viaggio a lunga distanza della EQS, dimostriamo che questa tecnologia funziona non solo in laboratorio ma anche su strada. Il nostro obiettivo è portare innovazioni come questa nella produzione in serie entro la fine del decennio e offrire ai nostri clienti un nuovo livello di autonomia e comfort.”

– Markus Schäfer, membro del Consiglio di Amministrazione di Mercedes‑Benz Group AG, Chief Technology Officer, Sviluppo & Acquisti

Per la sua batteria, Factorial Energy (FAC ) ha fornito all’azienda celle al litio‑metallo basate sulla tecnologia Factorial Electrolyte System.
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L’azienda croata Rimac, di proprietà di Porsche, è un altro esempio che dimostra come le SSB possano aumentare la potenza, ridurre il peso e risolvere i problemi di autonomia delle batterie attuali. La nuova batteria è sviluppata in collaborazione con Mitsubishi Chemical Group e ProLogium.

Presentata all’IAA Mobility di Monaco 2025, Rimac afferma che la sua SSB a cella a sacchetto ha una densità di potenza di 1.000 watt per libbra, pesa 847 libbre e mantiene oltre il 95 % della sua energia a -20 °C (-7 °F).

Tra gli altri che lavorano per avanzare la tecnologia c’è Toyota (TM ), che ha mostrato per la prima volta il primo prototipo di veicolo elettrico al mondo alimentato da SSB nel 2020, per poi condividere qualche anno dopo che un ibrido Toyota è più probabile che ottenga una SSB piuttosto che un EV.

Il marchio automobilistico più venduto al mondo prevede effettivamente di avviare la produzione di massa della sua prima batteria allo stato solido entro il 2027‑2028. Toyota afferma che la sua batteria allo stato solido offrirà un aumento del 20 % dell’autonomia di crociera e potrà caricarsi dal 10 % all’80 % in meno di 10 minuti.

Poi c’è Honda (HMC ), la cui linea pilota di produzione di batterie allo stato solido è già operativa. Situata a Sakura, Giappone, l’automaker ha investito circa 43 miliardi di yen, ovvero circa 290 milioni di dollari, nell’impianto per supportare lo sviluppo di batterie EV di nuova generazione.

Le sue celle allo stato solido, secondo Honda, potrebbero potenzialmente essere il 25 % più economiche, il 35 % più leggere e il 50 % più piccole rispetto alle attuali batterie al litio‑ionico. L’automaker giapponese mira ad avviare la produzione di massa di batterie totalmente allo stato solido (ASSB) nella seconda metà di questo decennio.

Il valore di mercato di 46,8 miliardi di dollari di Ford (F ) è un altro produttore automobilistico che sta attivamente sviluppando batterie allo stato solido. Per i suoi sforzi SSB, Ford ha collaborato con la startup Solid Power.

L’azienda ha investito per la prima volta in Solid Power nel 2019, prima di effettuare un ulteriore investimento di capitale nel 2021 per aiutare ad accelerare lo sviluppo della tecnologia. In quel round di investimento, anche il Gruppo BMW ha partecipato e è diventato proprietario di pari quota con Ford.

“Le batterie allo stato solido stanno mostrando grandi promesse,” ha osservato il costruttore all’epoca, aggiungendo, “possono anche essere prodotte sulle linee di batterie al litio‑ionico odierne, consentendo a Ford di riutilizzare circa il 70 % del suo investimento di capitale nelle linee di produzione di batterie al litio‑ionico.”

Il partner EV di Ford, SK On, sta anche ricercando la tecnologia con diverse università e istituzioni coreane. Sta sviluppando due tipi di ASSB, uno con composito polimero‑ossido e l’altro a base di solfuro, con i prototipi commerciali previsti per il 2027 e il 2029, rispettivamente.

La società tecnologica cinese Huawei, nel frattempo, ha riportato una svolta, basata su una SSB a solfuro dopato con azoto. Può raggiungere densità energetiche tra 400 e 500 Wh/kg, cioè due‑tre volte più alte rispetto alle tradizionali batterie al litio‑ionico per veicoli elettrici.

La batteria EV allo stato solido di Huawei promette un’autonomia di guida fino a 3.000 kilometri (1.864 miglia) con una singola carica. Inoltre, ha la capacità di ricaricarsi completamente in cinque minuti.

Considerazioni finali

Le batterie allo stato solido (SSB) promettono di rivoluzionare il modo in cui alimentiamo i veicoli elettrici (EV), l’elettronica di consumo e i sistemi di energia rinnovabile. Con la loro maggiore densità energetica, velocità di ricarica più rapide, profilo di sicurezza superiore e durata più lunga, rappresentano il successore ideale della tecnologia al litio‑ionico.

Ma nonostante i miliardi di dollari di investimenti da parte dei giganti del settore, rimangono ostacoli significativi. Dalla riduzione dei costi alla scalabilità della produzione e alla garanzia di affidabilità a lungo termine su strada, le sfide persistono. Ecco perché le celle allo stato solido sono ancora in gran parte nella fase di sviluppo, richiedendo test e validazioni approfondite prima di poter essere implementate su larga scala nel mondo reale.

Tuttavia, gli ultimi progressi dipingono un quadro promettente. Le dimostrazioni dal vivo di QuantumScape, i test di resistenza di PowerCo e le imprese di lunga distanza record di Mercedes‑Benz indicano che l’industria si sta finalmente avvicinando a superare queste barriere.

Quindi, con la crescita delle partnership, l’espansione delle linee di produzione pilota e l’emergere di design innovativi, le batterie allo stato solido sembrano pronte a diventare mainstream in questo decennio, aprendo una nuova era di mobilità elettrica e soluzioni energetiche sostenibili.

Clicca qui per un elenco delle principali azioni di batterie allo stato solido da tenere d’occhio.

Riferimenti:

1. Shang, R., Nelson, T., Nguyen, T. V., Nelson, C., Antony, H., Abaoag, B., Ozkan, M., & Ozkan, C. S. (2025). Una revisione completa delle batterie al litio allo stato solido: caratteristiche di ricarica rapida e diagnostica in operando. Journal of Power Sources, (Version of Record), pubblicato il 12 giugno 2025. Ricevuto il 26 febbraio 2025; revisionato il 21 aprile 2025; accettato il 9 giugno 2025. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.235056