Solid-state batterijen worden steeds minder een hype en steeds meer werkelijkheid. Een van de hoofdrolspelers in deze baanbrekende technologie, QuantumScape, lanceerde zijn batterij-pilootlijn.

Een mijlpaal in het opzetten en opschalen van de productie wordt algemeen beschouwd als de grootste hindernis voor deze veelgeprezen technologie. De belofte wordt eindelijk een product. De aankondiging van QuantumScape ging niet zonder slag of stoot.

Het in Californië gevestigde bedrijf, dat zwaar wordt gesteund door Volkswagen en wordt geprezen als een toekomstige verstoorder in de sector van elektrische voertuigen, heeft 15 jaar besteed aan de ontwikkeling van een naar eigen zeggen baanbrekende lithium-metaalbatterij in vaste vorm.

QuantumScape behoort niet tot de groep van overdreven beloften in de batterijsector, maar heeft op bescheiden maar duurzame wijze gewerkt aan zijn solid-state cellen.

Geautomatiseerde productie

Vorige week kwam er een keerpunt met de onthulling van de ‘Eagle Line’, een sterk geautomatiseerde proefproductiefaciliteit die bedoeld is om één ding te bewijzen: deze ongrijpbare batterijen kunnen echt op schaal worden gemaakt.

Maar de Eagle Line is geen gewone fabriek. Het doel is niet om batterijpakketten voor massaproductie te produceren. In plaats daarvan ziet QuantumScape zichzelf als een licentiegever, niet als een fabrikant.

Het doel van zijn assemblagelijn is om aan te tonen dat anderen (autofabrikanten, energiebedrijven en industriële partners) zijn blauwdruk kunnen overnemen en deze op grote schaal kunnen repliceren in hun eigen gigafabrieken. 

Karma Auto

Deze strategie staat in contrast met die van andere succesvolle rivalen, zoals Factorial Energy, dat je misschien herkent van de samenwerking met Mercedes. Bijna gelijktijdig met de opening van QuantumScape kondigde het bedrijf een overeenkomst aan met Karma Automotive. Beide partners zullen volgend jaar in de VS geproduceerde solid-state batterijen op de markt brengen voor een commerciële personenauto.

Terug naar QuantumScape en haar verleidelijke verhaal. Solid-state is kleiner, veiliger, sneller op te laden en aanzienlijk krachtiger dan de huidige lithium-ion equivalenten.

Centraal in de technologie staat een keramische separator die in enkele minuten kan worden verwerkt, een prestatie die volgens het bedrijf vier jaar intensief onderzoek en ontwikkeling heeft gevergd en die het Coba-proces wordt genoemd. De separator is het hart van de vastestofcel en biedt een betere ionengeleiding dan conventionele vloeibare elektrolyten, terwijl er geen brandgevaar is.

‘Vijf bestellingen’

CTO Tim Holme van QuantumScape beschrijft de reis van het bedrijf als een reis van onwaarschijnlijke schaalvergroting. Om van laboratoriumprototypes naar fabrieksmatige productie te gaan, moet je volgens hem technische uitdagingen van vele ordes van grootte oplossen. “Je begint met een laboratoriumdemo”, zegt hij, “dan heb je honderd mensen per jaar nodig. Dat levert je vijf orders op. Dan heb je er nog acht te gaan.”

De Eagle Line is een oplossing voor dat probleem en een test. Met 14 robotsystemen die samenwerken om cellen te bouwen met behulp van het Cobra-proces van QS is de lijn een volledig functionele demo.

En, zoals hierboven vermeld, niet alleen voor de batterijen zelf, maar ook voor een toekomstig productiemodel dat anderen zouden kunnen overnemen. VW's PowerCo divisie is al diep verankerd, met twee bestuurszetels en toegewijde ingenieurs die het proces volgen.

Zou dit een niche kunnen zijn om de batterijproductie in Europa te stimuleren? Volkswagen zou dat mogelijk kunnen maken. Op dit moment worden prototypes (B-monsters) gemaakt; C-monsters van partners op productieniveau zullen naar verwachting volgen.

Iets achter

Toch loopt QuantumScape iets achter op anderen die zich haasten om de eerste te zijn. De solid-state cellen van Factorial hebben al een prototype van de Mercedes-Benz EQS van stroom voorzien tijdens een reis van meer dan 1.200 kilometer bij één keer opladen.

Stellantis is van plan om dit jaar Dodge Charger EV's met solid-state technologie te testen. Toyota, Nissan en BYD verwachten allemaal tegen 2028 auto's te lanceren die zijn uitgerust met solid-state technologie.

Maar als eerste thuiskomen is misschien niet genoeg. Analisten waarschuwen dat maar weinig bedrijven erin zullen slagen om meer dan 50.000 voertuigen met solid-state packs te produceren voor het einde van dit decennium. De kosten zijn nog steeds hoog en de productie blijft verbijsterend complex. 

Dat is waar QuantumScape op wedt dat het de concurrentie kan overtreffen. Door nu niet op output te jagen en in plaats daarvan een systeem te verfijnen dat klaar is voor licenties en dat anderen kunnen implementeren, hoopt het bedrijf indirect sneller te kunnen schalen. Haar productiepartners, zo gelooft het bedrijf, zullen sneller gaan met een vooraf getest stappenplan dan wanneer ze vanaf nul zouden beginnen.