QuantumScape wprowadza otwartą platformę dla baterii stałych opartych na siarczkach
Specjalista od baterii stałych i partner Volkswagena, QuantumScape, prezentuje otwartą platformę dla baterii stałych opartych na siarczku. Ma ona służyć obecnym klientom do stworzenia nowych możliwości licencjonowania i wspólnego rozwoju – a także umożliwić integrację komponentów pochodzących z innych firm.
Zdjęcie symboliczne: Komórka opracowana przez QuantumScape z logo firmy.
Zdjęcie: QuantumScape
QuantumScape wprowadza swoją nową, otwartą platformę dla następnej generacji baterii stałych pod nazwą „Osprey”. Opiera się ona na dotychczasowej platformie firmy („QSE”) i zawiera ceramiczny separator opracowany przez QuantumScape w ostatnich latach oraz już znany design z litem metalicznym bez anody i stałą katodą. Amerykańscy inżynierowie dążą przy tej nowej platformie przede wszystkim do stworzenia „nowych możliwości licencjonowania i wspólnego rozwoju dla obecnych klientów oraz rozszerzenia oferty dla twórców baterii stałych na bazie siarczków”.
Tło sprawy polega na tym, że branża baterii od dłuższego czasu pracuje nad bateriami stałymi opartymi na elektrolitach siarczkowych, jednak do tej pory nie powstała z tego technologia obiecująca pod względem komercyjnym. QuantumScape wyjaśnia: „Podejścia do baterii stałych na bazie siarczków cieszą się dużą popularnością w branży baterii. Wynika to z wysokiej przewodności jonowej elektrolitów siarczkowych oraz ich stosunkowo prostej obróbki. Z drugiej strony siarczki mogą reagować z metalem litu, co skraca żywotność baterii.” Ponadto do swojej pracy zazwyczaj wymagają wysokiego ciśnienia, co jest niewygodne w zastosowaniach w pojazdach i wielu innych aplikacjach. Chociaż w całym łańcuchu wartości osiągnięto już znaczny postęp, „wysiłki te były częściowo fragmentaryczne, a wszystkie napotykały te same podstawowe ograniczenia związane z użyciem siarczków jako separatorów”.
Platforma „Osprey” ma działać dokładnie w tym miejscu i służyć jako nowa, otwarta baza. QuantumScape twierdzi, że już współpracuje z partnerami z przemysłu motoryzacyjnego nad projektami rozwojowymi opartymi na nowej platformie. Współpraca ta rozpoczyna się we wczesnej fazie rozwoju ogniw. QuantumScape wyjaśnia: „Podczas gdy nasza platforma QSE jest obecnie skalowana jako kompleksowe rozwiązanie technologiczne do produkcji seryjnej, Osprey stanowi model skupiony w całości na współpracy przy rozwoju baterii stałych.” Klienci, którzy preferują katody na bazie siarczków, mogą albo skorzystać z własnej, patentowanej technologii katod na bazie siarczków firmy QuantumScape, albo zaimplementować własne katody w platformie Osprey. „W ten sposób mogą korzystać ze swojej własnej technologii katodowej, materiałów oraz łańcucha dostaw, a jednocześnie czerpać korzyści z zalet ceramicznego separatora firmy QuantumScape.”
Już teraz QuantumScape w kontekście nowej platformy mówi wyraźnie o swoich komórkach „Osprey”, które w pierwszych testach miały osiągnąć 1.000 pełnych cykli ładowania przy utrzymaniu pojemności na poziomie około 80 procent oraz szybkie ładowanie od 10 do 80 procent w ciągu pięciu minut. Jak stwierdza firma, zostało to udowodnione w trudnych, standardowych warunkach. Wskazuje się konkretnie na szybkość ładowania/wyładowania 1C/1C, naładowanie katody powyżej 5 mAh/cm², głębokość wyładowania na poziomie 100% w temperaturze pokojowej – a to wszystko przy ciśnieniu 1 atmosfery. Ponadto platforma umożliwia użycie silnie naładowanych katod, które pozwalają na gęstość energii na poziomie komórki do około 1100 Wh/L.
Stwierdzono, że kompatybilność katod jest zapewniona zarówno z własnymi katodami stałymi, jak i z katodami stałymi dostarczanymi przez podmioty trzecie. Dr Siva Sivaram, prezes i dyrektor generalny QS, podsumowuje: „Osprey jest wynikiem wieloletnich, pionierskich badań i prac rozwojowych, i cieszymy się, że możemy go teraz po raz pierwszy przedstawić opinii publicznej. Przemysł znacznie inwestował w baterie oparte na siarczkach, ale ciągle napotyka te same podstawowe ograniczenia. Jak pokazują dane, Osprey może przezwyciężyć te bariery. Jesteśmy przekonani, że Osprey może wykorzystać pełny potencjał baterii stałych, a naszym celem jest uczynienie z nich wiodącej platformy dla rozwoju tych baterii.”
Wciąż istnieją jednak znaczne wyzwania techniczne, zanim „Osprey” będzie gotowy do masowej produkcji. Według amerykańskiej firmy klienci z przemysłu motoryzacyjnego zazwyczaj preferują komórki pryzmatyczne w większym formacie, które oferują wyższą pojemność niż dotychczasowy projekt QSE-5. Wymienione powyżej wyniki pochodzą jednak głównie z dwuwarstwowych komórek testowych. Chociaż mają one taką samą powierzchnię podstawy jak projekt komórki QSE-5, „dla większych komórek prawdopodobnie będą potrzebne zarówno więcej warstw, jak i większa powierzchnia na warstwę”, jak stwierdza się w dokumencie. Również w zakresie procesu produkcyjnego czeka jeszcze wiele pracy rozwojowej, ponieważ do tej pory został on zademonstrowany jedynie w skali laboratoryjnej.
Spójrzmy w tym miejscu jeszcze raz na historię rozwoju firmy: QuantumScape należy do obiecujących producentów baterii stałych w Stanach Zjednoczonych i jest wspierana przede wszystkim przez Volkswagena. Pod koniec 2025 roku firma poinformowała, że ukończyła instalację kluczowych urządzeń niezbędnych do produkcji pilotażowej wspomnianych wyżej komórek QSE-5 w kalifornijskim San Jose, a w lutym 2026 roku odbyło się otwarcie linii pilotażowej. Ta tzw. Eagle Line to zautomatyzowana linia do produkcji komórek baterii firmy QuantumScape, która ma służyć jako podstawa przyszłej produkcji seryjnej. Jednak QuantumScape nie dąży do własnej produkcji masowej, lecz chce realizować projekty na skalę GWh przede wszystkim poprzez udzielanie licencji partnerom.
W październiku 2025 roku Amerykanie poinformowali, że rozpoczęli dostawy prototypów B1 ogniw QSE-5. Nie ujawnili wówczas, komu firma przekazała te nowe prototypy. Volkswagen prawdopodobnie należy do odbiorców, ponieważ związek między QuantumScape a firmą z Wolfsburga jest bliski i został jeszcze wzmocniony latem 2025 roku. W centrum tego wspólnego programu znajduje się motocykl Ducati V21L, który wyposażony jest w baterie na ciecze stałe i jest intensywnie testowany. Ponadto od połowy roku znany jest kolejny ważny partner w dziedzinie rozwoju – Honda.
Oczywiste jest, że komórka o nazwie QSE-5 ma stać się pierwszym produktem komercyjnym firmy QuantumScape – ma ona pojemność 5 Ah, gęstość energii przekraczającą 844 Wh/l oraz czas ładowania wynoszący 12,2 minuty od 10% do 80% SoC (stan naładowania). Według informacji producenta, w październiku 2024 roku rozpoczęto w małej skali zarówno produkcję, jak i dostawy prototypów typu B przeznaczonych do testów u klientów z branży motoryzacyjnej.
Firma określa QSE-5 jako komórkę baterii stałej o wymiarach 84,5 mm x 65,6 mm x 4,6 mm. Komórka ta ma również funkcjonować przy niskich temperaturach sięgających nawet -30 stopni Celsjusza. Przed QSE-5 w QuantumScape powstały już dwa prototypy komórek: prototypy typu „A0” zostały dostarczone producentom samochodów do testów tuż przed Bożym Narodzeniem 2022 roku. W marcu 2024 roku pojawiły się tak zwane komórki „Alpha-2”.