QuantumScape wprowadza otwartą platformę dla baterii stanu stałego na bazie siarczków
Partner Volkswagena przedstawił otwartą platformę dla baterii stanu stałego na bazie siarczków. Ma ona na celu stworzenie nowych możliwości licencjonowania i wspólnego rozwoju dla obecnych klientów – a także umożliwienie integracji komponentów od podmiotów trzecich.
Zdjęcie symboliczne: Komórka opracowana przez QuantumScape z logo firmy.
Zdjęcie: QuantumScape
QuantumScape przedstawiło swoją nową otwartą platformę dla następnej generacji baterii w stanie stałym pod nazwą „Osprey”. Platforma ta opiera się na istniejącej platformie QSE firmy i integruje ceramiczny separator opracowany przez QuantumScape w ciągu ostatnich lat, a także jej sprawdzony projekt litu-metalowego bez anodu z katodą stałą. Głównym celem amerykańskiej firmy przy tej nowej platformie jest umożliwienie „nowych opcji licencjonowania i wspólnego rozwoju dla obecnych klientów QS oraz rozszerzenie oferty o rozwiązania dla twórców baterii w pełni w stanie stałym na bazie siarczków”.
Tło sytuacji polega na tym, że przemysł baterii od dawna pracuje nad bateriami w stanie stałym opartymi na elektrolitach siarczkowych, jednak do tej pory nie powstała żadna technologia przydatna w warunkach komercyjnych. QuantumScape wyjaśnia: „Podejścia do baterii w stanie stałym oparte na siarczkach są szeroko popularne w całym przemyśle baterii. Ich popularność wynika z wysokiej przewodności jonowej elektrolitów siarczkowych oraz względnej prostoty ich przetwarzania. Jednak elektrolity te wciąż napotykają kilka istotnych ograniczeń, w tym konieczność stosowania wysokiego ciśnienia, krótki okres życia cyklicznego oraz niekompatybilność z metalem litu”. Chociaż w całym łańcuchu wartości osiągnięto znaczny postęp, „te wysiłki były do pewnego stopnia rozproszone i wszystkie napotykały te same fundamentalne ograniczenia siarczków jako separatorów”.
Platforma Osprey została więc zaprojektowana, aby rozwiązać ten problem i stanowić nową, otwartą podstawę. QuantumScape twierdzi, że już współpracuje z partnerami z branży motoryzacyjnej nad projektami rozwojowymi opartymi na nowej platformie, przy czym współpraca rozpoczyna się już na wczesnych etapach rozwoju komórek baterii. QuantumScape dodaje: „Podczas gdy nasza platforma QSE jest obecnie rozwijana w celu masowej produkcji jako kompleksowe rozwiązanie technologiczne, Osprey oferuje model oparty na współpracy we wszystkich aspektach rozwoju baterii w pełni stałych.” Klienci, którzy preferują katody na bazie siarczków, mogą albo korzystać z własnej, patentowanej technologii katod na bazie siarczków firmy QuantumScape, albo zintegrować własne katody z platformą Osprey, co „pozwala im wykorzystać własną technologię katod, materiały oraz łańcuch dostaw, jednocześnie czerpiąc korzyści z ceramicznego separatora QS.”
QuantumScape określa teraz swoje komórki typu „Osprey”, które według doniesień przetrwały 1 000 pełnych cykli ładowania, zachowując około 80% pojemności, a podczas wstępnych testów umożliwiły szybkie naładowanie z 10% na 80% w ciągu pięciu minut. Firma twierdzi, że zostało to udowodnione w trudnych, standardowych warunkach. Do konkretnych parametrów należą szybkości ładowania/rozładowania na poziomie 1C/1C, obciążenie katody powyżej 5 mAh/cm² oraz 100% głębokość rozładowania w temperaturze pokojowej – wszystko to przy ciśnieniu 1 atmosfery. Ponadto platforma umożliwia użycie katod o wysokim obciążeniu, co zapewnia gęstość energii na poziomie komórki do około 1 100 Wh/L.
Podobno sprawdzono kompatybilność tych katod zarówno z własnymi katodami stałymi firmy QuantumScape, jak i z katodami stałymi dostarczanymi przez podmioty trzecie. Dr Siva Sivaram, prezes i dyrektor generalny QS, podsumowuje: „Osprey jest wynikiem lat badań i rozwoju na najnowszej granicy technologicznej, i z entuzjazmem dzielimy się nim publicznie po raz pierwszy. Przemysł znacznie zainwestował w baterie na bazie siarczków, ale wciąż napotyka te same podstawowe ograniczenia. Jak pokazują dane, Osprey może rozwiązać te problemy. Wierzymy, że Osprey może odkryć pełny potencjał baterii w pełni stałego stanu, a naszym celem jest uczynienie z niego wiodącej platformy do rozwoju takich baterii.”
Jednak przed tym, jak Osprey będzie gotowy do masowej produkcji, nadal istnieją wyzwania techniczne do rozwiązania. Według amerykańskiej firmy, klienci z branży motoryzacyjnej zazwyczaj preferują większe komórki pryzmatyczne oferujące wyższą pojemność niż obecny projekt QSE-5. Wspomniane wyniki pochodzą jednak głównie z komórek testowych dwuwarstwowych. Chociaż mają one takie same wymiary jak projekt komórki QSE-5, „większe komórki prawdopodobnie będą wymagać zarówno większej liczby warstw, jak i większej powierzchni na warstwę”, stwierdza firma. Ponadto w zakresie procesu produkcji pozostaje wiele pracy rozwojowej, ponieważ do tej pory został on zademonstrowany jedynie na poziomie laboratoryjnym.
Patrząc wstecz na historię firmy: QuantumScape jest jednym z najbardziej obiecujących producentów baterii w stanie stałym w Stanach Zjednoczonych i jest głównie wspierany przez Volkswagena. Pod koniec 2025 roku firma poinformowała, że ukończyła instalację kluczowego sprzętu niezbędnego do pilotażowej produkcji wspomnianych wcześniej komórek QSE-5 w stanie stałym w San Jose w Kalifornii, o czym pisano tutaj. W lutym 2026 roku uruchomiono linię pilotażową. Ta tzw. linia Eagle to zautomatyzowana linia do produkcji komórek baterii QuantumScape, przeznaczona do służenia jako podstawa przyszłej produkcji seryjnej. Jednak QuantumScape nie zamierza produkować własnych komórek na dużą skalę, lecz planuje realizować projekty o mocy GWh głównie poprzez umowy licencyjne z partnerami.
W październiku 2025 roku amerykańska firma poinformowała, że rozpoczęła dostawy próbek typu B1 komórki QSE-5. Firma nie podała, kto otrzymał nowe próbki, ale Volkswagen prawdopodobnie należy do odbiorców, ponieważ związki między QuantumScape a tym producentem samochodów z Wolfsburga są silne i zostały dodatkowo wzmocnione latem 2025 roku, jak donoszono w tym tekście. Celem ich wspólnego programu jest motocykl Ducati V21L, wyposażony w baterie typu solid-state, który przechodzi intensywne testy. Ponadto od połowy 2025 roku Honda jest publicznie wymieniana jako ważny partner w rozwoju tego projektu.
Jasne jest, że komórka QSE-5 ma stać się pierwszym produktem komercyjnym firmy QuantumScape i charakteryzuje się pojemnością 5 Ah, gęstością energii przekraczającą 844 Wh/l oraz czasem ładowania wynoszącym 12,2 minuty od 10 do 80 procent stanu naładowania. W październiku 2024 roku producent poinformował, że rozpoczął produkcję w małą skalę oraz dostawy komórek typu B do testów przez klientów z branży motoryzacyjnej.
QuantumScape określa QSE-5 jako komórkę baterii w stanie stałym o wymiarach 84,5 mm x 65,6 mm x 4,6 mm. Komórka ta jest również zaprojektowana do pracy w niskich temperaturach, aż do -30 stopni Celsjusza. Przed QSE-5 w firmie QuantumScape powstały dwa prototypy komórek: próbki komórek „A0” zostały dostarczone producentom samochodów do testów tuż przed Bożym Narodzeniem 2022 roku, a następnie pojawiły się tak zwane komórki „Alpha-2” w marcu 2024 roku.