QuantumScape: Steht die Elektromobilität mit Feststoffbatterien vor dem Durchbruch?

Der Klimawandel wartet nicht. Die Elektrifizierung des Verkehrs ist ein entscheidender Schritt, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Doch herkömmliche Batterien stoßen an ihre Grenzen. Das Cleantech-Unternehmen QuantumScape tritt an, diese Grenzen zu sprengen und die Elektromobilität auf ein neues Level zu heben. Mit ihren innovativen Festkörperbatterien ebnen sie den Weg für eine Zukunft, in der saubere Energie für Elektroautos nicht länger eine ferne Vision, sondern eine naheliegende Möglichkeit ist.

Stellen Sie sich diese leistungsstarken und nachhaltigen Festkörperbatterien als pulsierende Herzen vor, die in jedem Elektrofahrzeug schlagen – kompakte Energiebündel, die ungeahnte Leistung und Reichweite versprechen. Sie könnten der Schlüssel sein, der die rostigen Fesseln fossiler Brennstoffe sprengt und die Tore zu einer Welt aufstößt, in der Elektromobilität nicht nur eine Option, sondern die selbstverständliche Wahl ist.

QuantumScapes Festkörperbatterien sind nicht nur eine technologische Innovation, sondern ein Symbol für den unaufhaltsamen Wandel. Sie verkörpern den Geist der Innovation, der die Grenzen des Möglichen verschiebt und die Welt in Richtung einer nachhaltigeren Zukunft katapultiert.

Die Mission von QuantumScape ist klar: Die Elektrifizierung von Fahrzeugen durch die nächste Generation von Batterietechnologie zu ermöglichen. Damit trägt das Unternehmen dazu bei, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und den Weg für eine sauberere, grünere Zukunft zu ebnen.

Festkörperbatterie-Revolution: Mehr Power, mehr Sicherheit, mehr Zukunft

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien haben ihre Grenzen erreicht. Sie sind anfällig für Überhitzung, bieten begrenzte Reichweite und benötigen lange Ladezeiten. QuantumScape hat sich dieser Herausforderung gestellt und entwickelt Festkörperbatterien – eine bahnbrechende Technologie, die das Potenzial hat, die Elektromobilität zu revolutionieren.

Aber, wie innovativ ist die Technologie von QuantumScape wirklich?

Was macht Festkörperbatterien so besonders?

Die generellen Vorteile der Festkörperbatterien sind vielfältig. Im Vordergrund stehen diese drei Vorteile:

• Energiedichte: Sie speichern mehr Energie auf gleichem Raum, was zu deutlich längeren Reichweiten bei Elektrofahrzeugen führt.
• Ladegeschwindigkeit: Sie lassen sich in Minuten statt Stunden aufladen, vergleichbar mit dem Tanken eines herkömmlichen Autos.
• Sicherheit: Sie sind nicht brennbar und weniger anfällig für Schäden, was das Risiko von Bränden und Explosionen minimiert.

Jedoch existieren auch einige Nachteile: Frühere Festkörperakkus erforderten eine Erwärmung zur Leistungsoptimierung. Zudem haben zahlreiche Unternehmen weltweit Prototypen und Basistechnologien entwickelt, doch bisher schaffen es nur wenige Anbieter (möglicherweise HPB High Performance Battery) zur Serienreife und Skalierung.

QuantumScapes einzigartige Expertise

Das Cleantech-Unternehmen ist einer der Vorreiter in der Festkörperbatterie-Technologie. Mit ihrer proprietären Keramik-Separator-Technologie und einem, nach eigenen Angaben skalierbaren Herstellungsprozess ebnen sie den Weg für eine massentaugliche Produktion dieser leistungsstarken Batterien.

Separatormaterial: QuantumScape verwendet in seinen Batterien eine besondere Keramik als Trennschicht (Separator). Diese Keramik ist wie ein winziger Filter, der den Stromfluss in der Batterie steuert und gleichzeitig dafür sorgt, dass sie sicher und langlebig bleibt. Sie ist nicht brennbar und damit sicherer im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien. Was macht diese Keramik-Separator-Technologie noch besonders?

• Leitfähig: Sie lässt den Strom besonders gut fließen, was schnelles Aufladen und hohe Leistung ermöglicht.
• Stabil: Sie hält dem reaktiven Lithium-Metall in der Batterie stand, was für eine lange Lebensdauer wichtig ist.
• Sicher: Sie verhindert die Bildung von winzigen Metallnadeln (Dendriten), die Kurzschlüsse verursachen können, und ist selbst nicht brennbar, was die Batterie insgesamt sicherer macht.

Skalierbarer Herstellungsprozess: QuantumScape hat einen besonderen Herstellungsprozess entwickelt, der es ihnen ermöglicht, ihre Festkörperbatterien wie am Fließband herzustellen. Anstatt jede Batterie einzeln anzufertigen, läuft die Produktion vollautomatisch und ohne Unterbrechung ab. Dadurch können sie nicht nur schneller, sondern auch günstiger produzieren. Der Prozess ist automatisiert und standardisiert, ermöglicht aber dennoch Flexibilität, um sich verändernden Marktbedingungen anzupassen.

Durch enge Partnerschaften mit führenden Automobilherstellern wie Volkswagen stellt QuantumScape sicher, dass die Technologie den hohen Anforderungen der Automobilindustrie gerecht wird und nahtlos in zukünftige Elektrofahrzeuge integriert werden kann.

QuantumScapes Festkörperbatterien sind mehr als nur eine technologische Innovation. Sie sind ein Versprechen für eine Zukunft, in der Elektrofahrzeuge nicht nur eine Alternative, sondern die erste Wahl für Fahrer weltweit sind. Eine Zukunft, in der Reichweitenangst der Vergangenheit angehört und das Laden so schnell und einfach ist wie das Tanken.

Volkswagen setzt auf QuantumScape: Ein Ritterschlag für die Innovation

Die Zusammenarbeit zwischen Volkswagen und QuantumScape ist ein echter Coup für beide Unternehmen. Volkswagen sichert sich den Zugang zu einer vielversprechenden Technologie, die das Potenzial hat, die Elektromobilität zu verändern. Der Batteriespezialist hingegen gewinnt einen starken Partner mit enormer Produktionskapazität und Marktreichweite, der die Kommerzialisierung der Festkörperbatterien beschleunigen kann.

Die Festkörperbatterietechnologie verspricht eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die Elektroautos noch attraktiver machen könnten:

• Mehr Reichweite: Die höhere Energiedichte der Festkörperbatterien ermöglicht größere Reichweiten mit einer einzigen Ladung, was die Reichweitenangst vieler potenzieller Käufer beseitigen könnte.
• Schnellere Ladezeiten: QuantumScape gibt an, dass ihre Batterien in nur 15 Minuten auf 80 % ihrer Kapazität aufgeladen werden können – ein enormer Vorteil gegenüber herkömmlichen Batterien.
• Höhere Sicherheit: Festkörperbatterien gelten als sicherer als Lithium-Ionen-Batterien, da sie nicht brennbar sind und weniger anfällig für Überhitzung sind.
• Längere Lebensdauer: Die Festkörpertechnologie verspricht eine längere Lebensdauer der Batterien, was die Betriebskosten von Elektroautos senken könnte.

Die Investition von Volkswagen in QuantumScape ist nicht nur ein finanzielles Engagement, sondern auch ein klares Bekenntnis zur Elektromobilität.

Von der Vision zur Realität – Eine Erfolgsgeschichte mit Zukunft

QuantumScape wurde 2010 aus einer kühnen Vision heraus geboren: die Elektromobilität durch bahnbrechende Batterietechnologie zu revolutionieren. Gegründet von erfahrenen Unternehmern und Wissenschaftlern, darunter Jagdeep Singh, Tim Holme und Fritz Prinz, hat das Unternehmen seitdem beeindruckende Fortschritte gemacht.

• 2012: QuantumScape erhält erste Finanzierung von Bill Gates und Khosla Ventures.
• 2018: Das Unternehmen geht eine strategische Partnerschaft mit Volkswagen ein und erhält eine Investition von 100 Millionen US-Dollar.
• 2020: QuantumScape geht an die Börse und sammelt über 680 Millionen US-Dollar ein. Volkswagen erhöht sein finanzielles Engagement auf 300 Millionen Euro.
• 2021: Das Unternehmen präsentiert erste Testergebnisse seiner Festkörperbatterie, die die Erwartungen übertreffen.
• 2021: Gemeinsam mit Volkswagen plant Quantumscape eine Pilotlinie für Festsoffbatterie-Zellen in Salzgitter (Hintergründe dazu: Volkswagen und QuantumScape planen Pilotlinie für Feststoffbatterien in Salzgitter)
• 2023: QuantumScape beginnt mit dem Bau einer Pilotproduktionsanlage für Festkörperbatterien.
• 2024 (Juli): PowerCo (Volkswagen) und QuantumScape schließen Lizenzvereinbarung ab. PowerCo erhält Rechte zur Produktion von bis zu 40 GWh jährlich (erweiterbar auf 80 GWh) und zahlt 130 Millionen US-Dollar Vorauszahlung.
• 2024 (Oktober): Start der QSE-5 B-Sample-Produktion. Die Zellen erreichen 844 Wh/L Energiedichte und laden in 12,2 Minuten von 10% auf 80%. 2024 (Dezember): Cobra-Separator-Anlage geht in Betrieb. QuantumScape erfüllt alle vier Jahresziele 2024 und ebnet den Weg für höhere Produktionsvolumen 2025.
• 2025 (Juli): PowerCo und QuantumScape erweitern Partnerschaft. Zusätzliche 131 Millionen US-Dollar Investition über zwei Jahre. PowerCo erhält Rechte für weitere 5 GWh jährlich, auch für Nicht-VW-Kunden.
• 2025 (Dezember): QuantumScape gewinnt einen weiteren Top-10-Automobilhersteller als Kunden (Name nicht öffentlich). Zweiter großer OEM neben Volkswagen.

Führungsteam mit Halbleiter- und Batterie-Expertise

CEO Jagdeep Singh (LinkedIn) gründete QuantumScape 2010 nach einer Karriere in der Halbleiterindustrie. Sein Ansatz: Batterieprobleme mit Methoden aus der Chipfertigung lösen. CTO Tim Holme arbeitete zuvor an Lithium-Ionen-Batterien bei Applied Materials und brachte Expertise in Dünnschicht-Technologien mit. Über 400 Mitarbeiter, viele aus der Halbleiter- und Materialwissenschaft, arbeiten am Standort San José an der Kommerzialisierung.

Der Börsengang 2020 via SPAC brachte QuantumScape eine Bewertung von über 40 Milliarden US-Dollar – mehr als Ford. Heute liegt die Marktkapitalisierung bei etwa 3 Milliarden Dollar. Der Absturz folgte auf Vorwürfe des Short-Sellers Scorpion Capital, der 2021 die Testergebnisse anzweifelte und behauptete, die Technologie funktioniere nicht wie versprochen. QuantumScape wies die Vorwürfe zurück, konnte aber bislang keine Serienreife nachweisen.

Der Wettbewerb schläft nicht

QuantumScape ist nicht allein. Toyota arbeitet seit über einem Jahrzehnt an Feststoffbatterien und kündigte 2023 einen Durchbruch an – Markteinführung angeblich 2027. Samsung SDI betreibt eine Pilotlinie in Suwon. Solid Power, ein weiterer US-Konkurrent, kooperiert mit BMW und Ford. Alle versprechen ähnliche Vorteile: Höhere Energiedichte, schnelleres Laden, mehr Sicherheit.

Das Problem: Bisher hat niemand Feststoffbatterien in Großserie produziert. Die Herausforderungen sind brutal. Keramikseparatoren sind spröde und schwer zu handhaben. Lithium-Metall neigt zur Dendritenbildung, selbst mit festem Elektrolyt. Die Kontaktwiderstände zwischen Schichten müssen minimiert werden. Und: Die Kosten müssen unter die von etablierten NMC- oder LFP-Zellen fallen.

Die kritischen Fragen für 2025-2026

Erstens: Skalierung. QuantumScape produziert derzeit B-Sample-Zellen mit 24 Schichten in Handarbeit. Für die Serienfertigung braucht es hunderte Schichten, automatisiert, mit konstanter Qualität. Die Cobra-Anlage ist ein erster Schritt – aber von Pilotlinie zu Gigafactory ist ein gewaltiger Sprung.

Zweitens: Lebensdauer. Die QSE-5-Zellen sollen 800 Ladezyklen überstehen. Das reicht für 400.000 Kilometer Reichweite – auf dem Papier. Aber wie verhalten sie sich bei Minus 20 Grad? Bei 45 Grad Sommerhitze? Nach drei Jahren Standzeit? Volkswagen testet genau das.

Drittens: Kosten. Lithium-Ionen-Zellen kosten heute unter 100 Dollar pro kWh. QuantumScapes Zellen sind teurer – wie viel teurer, verrät das Unternehmen nicht. Ohne Kostenvorteil wird selbst überlegene Technik floppen.

Die PowerCo-Partnerschaft ist ein Vertrauensbeweis. Aber Volkswagen hedged seine Wetten: Der Konzern testet parallel auch Feststoffzellen von anderen Entwicklern und setzt weiter auf bewährte Lithium-Ionen-Technik für seine Massenmodelle.

Die Technologie funktioniert im Labor. Ob sie in Millionen Autos funktioniert – und zu welchem Preis – entscheidet sich jetzt.

Martin Jendrischik

Martin Ulrich Jendrischik, Jahrgang 1977, beschäftigt sich seit 20 Jahren als Journalist und Kommunikationsberater mit sauberen Technologien. 2009 gründete er Cleanthinking.de – Sauber in die Zukunft. Im Zentrum steht die Frage, wie Cleantech dazu beitragen kann, das Klimaproblem zu lösen. Die oft als sozial-ökologische Wandelprozesse beschriebenen Veränderungen begleitet der Autor und Diplom-Kaufmann Jendrischik intensiv. Als „Clean Planet Advocat“ bringt sich der gebürtige Heidelberger nicht nur in sozialen Netzwerken wie Linkedin und Facebook über die Cleanthinking-Kanäle ein.