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zeta

La société QuantumScape - Batteries Solides

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QuantumScape (https://www.quantumscape.com/) est une société mettant au point une nouvelle technologie de batterie solide. Ils sont de plus en plus dans les news, avec beaucoup d'informations contradictoires, notamment du fait des shorts (boursier pariant contre la société).

J'ouvre ce sujet pour partager les informations trouvées par les membres du forum à son sujet.

 

Pour situer, ce ne sont pas les premier venus. C'est une société américaine créée en 2010.

Ils ont un partenariat avec Volkswagen depuis 2012, qui a aboutit récemment au lancement d'une usine de fabrication de batterie de 20 GWh en joint-venture (50/50) pour 2023/2024.

Ils ont parmi les membres du bureau J.B. Straubel, qui a été l'une des personnes clé de Tesla lors de leur développement en tant que responsable du design des batteries et de la gigafactory Nevada, entre autre. Il a maintenant une société de recyclage de batteries.

 

Leur technologie repose sur le séparateur, pour lequel ils ont trouvé un matériau permettant de répondre à l'ensemble des contraintes nécessaire pour permettre de métalliser directement le lithium en tant qu'anode, et donc se passer de la structure en graphite (pouvant être combinée au silicium) qui a permis aux batteries lithium de se développer, mais qui présente plusieurs inconvénients.

 

Dans la pratique, cela veut dire que la batteries est composé de plusieurs couches:

* un collecteur métallique connecté à un pole de la batterie

* une anode conventionnelle (Nickel par exemple, mais possible avec toutes les chimies comme indiqué: https://www.quantumscape.com/blog/solid-state-battery-landscape/)

* un séparateur céramique (le fruit de leur recherche)

* aucune anode au sens conventionnelle (zéro matériau posé à l'usine), le lithium s'accumule de ce côté du séparateur lors de la charge, et retourne dans la cathode lors de la décharge

* un collecteur métallique connecté à l'autre pole de la batterie

image.thumb.png.f81a80a7603bfbef708d170554f7ac54.png

 

L'idée d'utiliser une anode de lithium métallique pure n'est pas neuve, c'était même le but original, mais les problème rencontrés pour le faire ont aboutit à la solution de mettre une anode en graphite, dans laquelle les ions lithium viennent se loger. Cela résout en partie le problème des "dendrites", comme des stalagmites de lithium métal, qui finissent par perforer le séparateur et risque de mettre le feu à la batterie par emballement thermique. En revanche, le graphite ralenti les ions, ce qui augmente la résistance électrique et limite la vitesse de charge/décharge possible. Le problème des dendrites n'est pas non plus complètement éliminé, et les hautes températures, hautes tensions des charges, et fortes vitesses de charge/décharge accentuent leur risque d’apparition, donc doivent être limitées par précaution.

 

QuantumScape explique avoir trouvé un séparateur, sous une forme de céramique dont la composition est confidentielle, résolvant ce problème historique, et qui permettrait de se passer de l'anode en graphite. Moins de matériau (en retirant l'anode) implique une plus grande capacité massique et volumique, et potentiellement un coût moindre si le coût du séparateur est raisonnable. D'autres avantages seraient une meilleure tenue en température (donc besoin de moins de refroidissement et de protections) et la possibilité de supporter des cycles de charges/décharge plus rapides.

 

 

Sandy Munro vient d'interviewer Jagdeep Singh, CEO et l'un des fondateur de QuantumScape.

 

La vidéo est intéressante et permet d'avoir des informations de première main au sujet de l'entreprise et sa technologie. Cela fait suite à une brefing/visite du labo à Sandy Munro, qui semble valider ce qui est dit.

C'est en Anglais, Youtube devrait générer les traductions automatiques d'ici quelques jours.

 

Beaucoup de sujets sont abordés, avec des questions sur la technologie, l'histoire de leurs recherches pour en arriver là, les investisseurs (VW), le planning de montée en régime de la production, le cours en bourse et l'impact des short sellers...

 

Au sujet de la techno, il explique notamment le rôle du séparateur solide et son importance.

Leurs tests, publiés et validés par VW indépendamment, semblent montrer que leur séparateur empêche la formation des dendrites, dans des conditions très larges de fonctionnement, et avec une forte marge. Ils ne nécessitent pas de monter la batterie en température comme le concurrent Bolloré (Blue, nécessitant 80°C pour fonctionner), ni de monter en pression comme d'autres idées à l'étude.

Le séparateur solide empêchant l'électrolyte de traverser, contrairement aux séparateurs conventionnels, cela leur donne de nouveaux leviers pour le choix de l’électrolyte, ici appelé "catholyte" (car présent seulement du côté de la cathode). Dans une batterie traditionnel, l’électrolyte doit participer à la réduction des dendrites, étant présent dans l'anode, ce qui n'est pas le cas ici. Ils peuvent donc choisir de meilleurs électrolytes ne répondant qu'aux contraintes de la cathode, et pas un compromis. D'autre part, il y a une potentielle amélioration de la durée de vie des cellules en éliminant la réaction parasite entre l'électrolyte et le graphite, qui augmente la résistance de la batterie au cours du temps.

 

La commercialisation semble être en 2024/2025, avec les premiers packs proto complets roulant dans les véhicules de test des constructeurs dès 2023.

 

Pour ceux qui veulent aller plus loin, une présentation avec les courbes de résultats à différentes températures, dans des profils d'usage sur circuit, etc. est dispo sur leur site: https://www.quantumscape.com/wp-content/uploads/2021/02/Data-Launch-Updated-Post-Presentation-20210107-2.pdf

 

N'hésitez pas à me corriger si j'ai fait une erreur, et à partager vos news ou autres éléments concernant QuantumScape ici.

Modifié par zeta

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il y a 44 minutes, zeta a dit :

N'hésitez pas à me corriger si j'ai fait une erreur

Ton post est très intéressant. Merci.

Pour l'erreur,  c'est sans doute la faute du clavier prédictif, ce n'est pas fait à dessein. Même si cela a un rapport avec le dessin puisqu'il est question de graphique.

Je pense que tu voulais plutôt évoquer le graphite.

Remarque, on en revient au dessin, puisque le graffiti est un dessin qui à l'origine pouvait être fait sur les murs avec du charbon, d'où le nom.

Comme quoi...

 

il y a 45 minutes, zeta a dit :

Leur technologie repose sur le séparateur, pour lequel ils ont trouvé un matériau permettant de répondre à l'ensemble des contraintes nécessaire pour permettre de métalliser directement le lithium en tant qu'anode, et donc se passer de la structure en graphique (pouvant être combinée au silicium) qui a permis aux batteries lithium de se développer, mais qui présente plusieurs inconvenients.

 

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Sauf que...de plus en plus de voix se font entendre pour dire que c'est une arnaque boursière car la probabilité que ces batteries voient le jour est très faible. Aucun prototype démontré après tant d'annonces. Résultat après une montée vertigineuse du prix de l'action, la dégringolade est tout aussi vertigineuse. 

 

Une action en justice est en cours:

https://www.google.com/amp/s/finance.yahoo.com/amphtml/news/lawsuit-filed-quantumscape-corp-sued-130000127.html

 

 

 

QuantumScape misled investors as to the purported success of its solid-state battery power, battery life, and energy density. The lawsuit further alleges that QuantumScape misled investors as to its ability to scale its technology to the multi-layer cell necessary to power electric vehicles.

Modifié par GLE350e

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@zeta

Clairement les batteries solides sortent des labos et la production est proche.

En plus de Quantum il y a par exemple:

Solid power

Et prologium

 

L'enjeu est majeur, forte stabilité thermique (Pour prologium on déplace les seuils de +100°C !), volume divisé par deux, 30% de gain en densité énergétique et pour certains simplification par assemblage de blocs de plusieurs cellules déjà connectées en série. Plus large plage de températures d'utilisation, plus de puissance de recharge.

 

A+

Modifié par planetaire

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A voir... pour le moment aucun prototype n'a démontré de caractéristiques intéressantes sur la longévité, bien moins bonne que sur les batteries classiques. Il faut aussi savoir les produire en masse, pas démontré non plus.

Le temps que ces 2 écueils soient contournés à mon avis les batteries actuelles auront tellement progressé que je suis pas certain qu'on voit un jour du solid state en usage réel.

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Ces batteries sont pourtant un enjeu crucial. Panasonic y travaille depuis un moment pour Toyota avec quelques brevets à la clé.

https://asia.nikkei.com/Business/Business-Spotlight/Can-Japan-and-Toyota-win-the-solid-state-battery-race

Le chemin reste long parce qu'apparemment la conception industrielle de la forme en sandwich n'est toujours pas au  point cependant la preuve du concept marche très bien en laboratoire d'où l'investissement de Bill Gates et VW dans Quantumscape.

 

L'université de Harvard a publié au mois de Mai un état des recherches : https://news.harvard.edu/gazette/story/2021/05/researchers-design-long-lasting-solid-state-lithium-battery/

 

En réalité tous y travaillent, Tesla vexé de voir Panasonic consacrer ses efforts sur le sujet pour Toyota avait alors acheté Maxwell qui était une petite société prometteuse permettant d'internaliser la recherche et développement sur le sujet.

https://electrek.co/2020/01/21/tesla-acquisition-maxwell-big-impact-battery-elon-musk/

Ford et BMW ont, quant à eux, misé sur la société Solid Powers https://www.spglobal.com/platts/en/products-services/electric-power/gas-and-power

Là aussi difficile de déterminer la part d'intox dans la capacité réelle à mettre en place une production industrielle.

 

Finalement le projet Européen d'ACC va consacrer pas mal d'énergie (pas celle du pétrole de Total mais plutôt des deniers publics...) pour se mettre dans la course avec certes du retard.

Est ce que ça restera un serpent de mer ?

 

 

 

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