原子层沉积(ALD)在电池中的重要性

更新于2021年2月17日

在这次采访中，azonnetwork采访了Arrelaine Dameron博士关于原子层沉积(ALD)及其在形成电池中的作用。

为了读者的利益，什么是原子层沉积?

原子层沉积(ALD)是一种薄膜制造工艺，在此过程中，气相前驱体分别并依次引入表面。每一个前驱体与表面的反应都将表面官能性改变为新的官能性。然后它与反应循环中的下一个前体反应。

每个反应也是自限制的，因此当所有表面位置都转换时，气体表面反应停止。每个反应周期产生一层覆盖表面所有地形轮廓的涂层。ALD工艺的自限制和循环特性使其在厚度和化学精度方面优于其他薄膜制造技术。

ALD涂层电池材料欧洲杯足球竞彩

ALD有哪些类型?

ALD以无机涂层而闻名，许多化学物质已经被证明，包括金属、氧化物、氮化物、硫化物、氟化物等。分子层沉积(MLD)，除了在概念上等价于顺序沉积单体的过程外，还可以类似地沉积聚合物，如聚酰胺、聚氨酯、聚酯等。ALD/MLD工艺的可调性还允许多层或不同材料、复杂化合物、有机和无机混合材料以及合金。欧洲杯足球竞彩

此外，ALD可以沉积在许多不同种类的表面上，最著名的是半导体行业的晶圆，也可以沉积在聚合物薄膜、纺织品和Forge纳米、粉末和多孔材料上。欧洲杯足球竞彩在实验室中，对于小样品的演示，ALD通常通过间歇式反应器来完成。

这通常是用一个简单的交叉流反应器来处理晶片，或者用流化床来处理粉末。在这些情况下，衬底材料被放入反应室，并卷入流过样品的气流中(欧洲杯足球竞彩或通过粉末床，在粉末的情况下)。前体分别按顺序夹带。

这种类型的“瞬时ALD”系统在工艺条件和可应用的化学类型方面是非常灵活的。然而，作为批处理过程，吞吐量不是很高。对于高通量制造，我们使用“空间ALD”，将前体分离成区域，基片材料在区域内移动。欧洲杯足球竞彩

从基材的角度来看，经验是一样的:先暴露第一个前体，然后是下一个，但这允许许多批次的基材以流水线方式同时被涂覆，大大增加产量。高通量空间ALD为ALD在工业粉体和多孔材料上的应用开辟了全新的空间。欧洲杯足球竞彩

表面涂层的效果如何?

界面效应影响许多材料属性。欧洲杯足球竞彩例如，材料的反射率是材料表面与光相互作用的函数。在另一个例子中，粉末在溶液中的分散取决于粒子表面与溶剂的相互作用，以及相对于一个粒子表面与另一个粒子表面相互作用的强度。

表面体积比越大，表面对材料体积性能的影响越大。对于表面与体积比非常高的粉末，涂层改性对最外层的影响是巨大的。从实例可以看出，涂层可以改变吸收材料为反射材料，也可以改变分散粉末泥浆的粘度和负载。

其他性能包括:耐湿气或其他化学污染物的腐蚀，导热性或导电性，机械强度和结构，附着力或润滑性，或多孔性。由于ALD的独特属性，包括厚度和化学成分的亚纳米控制以及精密的表面一致性，ALD是操纵这些界面效应的一种优越技术。

ALD可以用于什么用途?

ALD的许多应用已经在实验规模上得到了证明。真正落后的是ALD制造。Forge Nano专业制造粉末ALD，在粒子上的涂层:锂离子电池或超级电容器的阳极和阴极粉末的涂层;欧洲杯猜球平台ALD在催化剂上或在催化剂载体上沉积活性物质以增强催化功能。欧洲杯足球竞彩

超薄保形ALD纳米涂层

为什么ALD在锂离子电池材料中如此有效?欧洲杯足球竞彩

通过我们在Forge Nano的研发，我们观察到阳极粉、阴极粉、固态电解质粉和隔膜材料上的ALD涂层的功能，或者它们的组合。欧洲杯足球竞彩

这就增加了循环寿命，减少了容量衰减，增加了离子或电子电导率，在高电压运行下更稳定，在快速充电下更大的容量保留，在高温存储和极端低温和高温运行条件下更稳定。以及保护界面侧反应，低气体生成，更大的耐湿气，修改界面热力学，高温热失控，和滥用的容忍。

电池系统是复杂的，不同类型的应用有很多不同的电池材料组合。欧洲杯足球竞彩并不是每一个电池都会经历每一种退化模式，因此也不是每一个有ALD涂层的电池系统都能看到这一列表;但一般来说，ALD涂层有利于锂离子电池的性能就足够了。

Forge Nano提供了什么来获得这些类型的结果?

我们的目标是将ALD产品推向市场。我们从开发伙伴关系中获益良多，可以确定针对特定客户痛点的ALD解决方案，然后将探索性工作开发成可制造的产品。我们在项目的前端提供研发服务。我们可以生产各种规模的涂层(克到吨)，并可以在内部生产~1-3吨/天的粉末。我们出售商业规模的设备，以促进在客户设施的制造，并2020欧洲杯下注官网能够将ALD工艺集成到现有的生产线。

对于那些喜欢自己做材料研发的客户，我们也销售一套实验室规模的流化床工具，以方欧洲杯足球竞彩便材料的探索。

ALD可达吨/天

您的系统为客户提供了哪些支持?

我们实验室规模的系统包括安装和基本操作培训。我们还提供额外的研发和应用咨询服务，以帮助您在持续的基础上进一步的研究或开发工作。我们还提供服务协议，以确保停机时间有限和研究时间最大化。对于商业规模的系统，我们提供同样的安装、培训、服务和咨询。我们还与合作伙伴合作，为客户提供包括设备以及前体安全、存储、分销和供应在内的全套产品解决方案。2020欧洲杯下注官网

我们的读者可以去哪里找到更多关于Forge Nano的产品和研究?

读者可以通过Azo网络或Forge Nano的网站与我们联系，www.forgenano.com．

关于Arrelaine dammeron医生

Arrelaine Dameron博士是位于路易斯维尔的材料制造公司Forge Nano的研发总监。她是薄膜沉积、纳米级组装和界面工程方面的世界专家，专门从事能源生产欧洲杯足球竞彩和存储应用．Arrelaine在材料科学和化学领域拥有超过15年的经验，发表了50多篇论文并获得多项专欧洲杯足球竞彩利。欧洲杯线上买球他持有Pennsylvania State University的化学博士学位，以及University of California at Santa Barbara的创意研究学士学位。