Híbridos y Eléctricos

PRIMER TRIMESTRE DE 2022

Las celdas de electrolito sólido y 16 capas de QuantumScape soportan 500 ciclos de carga y descarga

QuantumScape ha actualizado el estado de desarrollo de sus baterías sólidas durante el primer trimestre de 2022: nueva celda de 16 capas, escalado de los procesos de fabricación y aumento de la capacidad de producción.

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QuantumScape actualiza el progreso de los trabajos de desarrollo de sus celdas de baterías de electrolito sólido.

La startup norteamericana QuantumScape ha actualizado el progreso del trabajo de desarrollo de sus baterías de electrolito sólido durante el primer trimestre de 2022. En su comunicado de prensa comparte algunas actualizaciones interesantes, como la nueva celda prototipo de 16 capas que emplea el mismo formato de las anteriores con 10 capas. Además, la empresa indica sus avances en cuanto al escalado y la capacidad de producción en los próximos años.

Las baterías de electrolito sólido son una de las tecnologías más prometedoras para alcanzar densidades de energía y potencia mucho más altas que las que ofrecen las de electrolito líquido. Entre las ventajas funcionales que aportan se encuentra la alta densidad volumétrica cifrada en más del 50 % respecto a las de electrolito líquido con el beneficio adicional de ser mucho más seguras, ya que se evita todo riesgo de incendio. Además, reducen considerablemente los tiempos de recarga, de manera que en corriente continua significaría igualar prácticamente los tiempos de repostaje de un tanque de gasolina. Una de las empresas más prometedoras y con mayor solvencia de cuantas están trabajando en esta tecnología es QuantumScape.

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Cronograma de trabajo de QuantumScape para las celdas de batería en estado sólido en función del número de capas y los ciclos de carga y descarga.

Fundada en 2010 con el objetivo de desarrollar baterías de estado sólido escalables para su aplicación en vehículos eléctricos, QuantumScape, con sede en San José, California, posee cerca de 200 patentes y solicitudes de patentes sobre esta tecnología. Cuenta con el respaldo de Volkswagen desde que esta invirtió 100 millones de dólares hace ocho años para acelerar el desarrollo de baterías en estado sólido. En otoño de 2020 se convirtió en una empresa pública cotizada en bolsa a través de una SPAC, mediante la fusión inversa con Kensington Capital Acquisition.

En diciembre de 2020, anunció un "gran avance" en su tecnología al utilizar un separador cerámico, que fue clave para el éxito de las pruebas de las celdas prototipo de una sola capa. Tras duplicar el tamaño de su línea de fabricación piloto inicial, Quantumscape desarrolló un segundo prototipo de celda, esta vez de 10 capas. En febrero, la celda de una sola capa completó 400 ciclos consecutivos de carga rápida (15 minutos), en ciclos del 10 % al 80 % de su capacidad, reteniendo más del 80 % de su energía inicial. La empresa continúa trabajando y anuncia sus avances durante el primer trimestre de 2022.

La novedad más importante es el tercer prototipo de celda, en este caso de 16 capas. En este caso, las pruebas han dado como resultado su capacidad para soportar 500 ciclos de carga y descarga en las mismas condiciones que los prototipos anteriores, obteniendo unos resultados similares en cuanto a velocidad de carga y degradación.

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Ensayo de las celdas sólidas de 16 capas de QuantumScape que muestran su capacidad para soportar 500 ciclos de carga y descarga en las mismas condiciones que los prototipos anteriores.

Además de tener más capas, esta nueva celda es la primera en utilizar la arquitectura de celda patentada de QuantumScape, lo suficientemente flexible como para admitir un formato sin ánodo. La compañía describe esta celda inicial como "una prueba de concepto alentadora" para el formato flexible, pero también admite que aún queda mucho trabajo por hacer antes de que pueda comercializarse.

QuantumScape también actualizó el estado del escalado de las operaciones para la futura producción. Este programa incluye un aumento en la producción de separadores, un objetivo clave para 2022 para alcanzar las 8.000 unidades semanales. En el último trimestre, el promedio ya supera los 3.700, un incremento muy importante frente a los 2.000 del cuarto trimestre de 2021.

Este aumento se debe a la actualización de las herramientas de producción en su línea de ingeniería de Fase 1. La empresa compartió el detalle temporal de su estrategia de escalado inicial de la producción que consta de tres fases:

  • Línea de ingeniería Fase 1: hasta la fecha, el núcleo actual de las capacidades de desarrollo de QuantumScape (incluye el I+D, el desarrollo de procesos y el envío de muestras A a los clientes en 2022).
  • Línea de ingeniería Fase 2: sobre las capacidades de la Fase 1, integra equipos a mayor escala con niveles más altos de automatización, incluidas las herramientas de ensamblaje, las soldaduras ultrasónicas y los sistemas de pruebas de celdas. Incluye la entrega de muestras A con docenas de capas al menos a un cliente en 2022.
  • Línea de producción prepiloto QS-0: prevé la producción continua de películas en grandes hornos incluida su manipulación y el ensamblaje de celdas automatizados. Esta fase incluye la producción de muestras B en 2023, fabricadas ya mediante procesos industriales de producción.

En su comunicado, QuantumScape admite que no será posible mejorar simultáneamente la potencia y la energía de las celdas con las químicas actuales. Sin embargo, su tecnología combinada de metal de litio y electrolito sólido ofrece potencial para mejorar ambas características no solo simultáneamente, sino drásticamente.

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La tecnología combinada de metal de litio y electrolito sólido ofrece potencial para mejorar simultáneamente la potencia y la energía de las celdas de manera drástica.

QuantumScape afirma tener cinco acuerdos de muestreo, tres de ellos fabricantes que se encuentran entre los 10 principales de la industria automotriz. De ellos uno  ha reservado al menos 5 MWh de capacidad de la línea de preproducción QS-0.  “Hemos enviado múltiples generaciones de celdas a varios clientes tanto para aplicaciones automotrices y de otro tipo. En el primer trimestre, nuestras celdas de 10 capas fueron probadas con éxito por uno de ellos y entraron en la fase de prueba con un segundo. Estos pasos intermedios representan el progreso concreto hacia nuestro objetivo de enviar celdas de muestra A en 2022”, indica el comunicado.

Desde hace tiempo, se sabe que uno de esos fabricantes es Porsche, perteneciente al Grupo Volkswagen, uno de los primeros fabricantes que confió con su financiación a QuantumScape. En su nota, la empresa también da cuenta del estado de su financiación, una información que puede encontrarse directamente en este enlace (en inglés) y que actualmente no es excesivamente importante ya que su producto se encuentra en una fase previa de desarrollo.

Las últimas actualización de QuantumScape proporcionan la evidencia de la que empresa continúa escalando y mejorando su tecnología de baterías de estado sólido, siendo una de las compañías que muestra mayor credibilidad y solvencia de cuantas trabajan en ella.

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