原子层沉积（ALD）在电池中的重要性

Updated 2821年2月17日

在这次采访中，Azonetwork谈到了Arrelaine Dameron博士关于原子层沉积（ALD）和它在形成电池中起作用的作用。

为了读者的利益，什么是原子层沉积?

原子层沉积（ALD）是薄膜制造过程，在此期间气相前体分别和顺序地引入表面。每个与表面的前体反应改变了新功能的表面功能。然后将其与反应循环中的下一个前体反应。

每次反应也自动限制，使得气体表面反应在所有表面位点转化时停止。每个反应循环产生单层涂层，覆盖表面的所有地形轮廓。与其他薄膜制造技术相比，ALD工艺的自限制和周期性使其厚度和化学精度优异。

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ALD有哪些类型?

ALD以无机涂料而闻名，并且已经证明了许多化学物质，包括金属，氧化物，氮化物，硫化物，氟化物等。分子层沉积（MLD）与概念相比，除了过程中依次依次沉积单体，可以类似地沉积聚酰胺，聚脲，聚酯等。ALD / MLD过程的可调性也允许多层或不同的材料，亚博网站下载复合化合物，杂种有机和无机材料和合金。亚博网站下载

此外，ALD可以沉积在许多不同种类的表面上，最着名的是半导体行业的晶片，还可以是聚合物薄膜，纺织品和锻造纳米，粉末和多孔材料。亚博网站下载在实验室中，对于小样本演示，ALD通常通过批量反应器完成。

这通常是使用用于晶片的简单的横流反应器，或用于粉末的流化床。在这些情况下，将衬底材料放入反应室中并夹带到气流中，该气流流亚博网站下载过样品（或通过粉末床，在粉末的情况下）。前体分别夹带并顺序。

这种类型的“临时ALD”系统在过程条件和可以应用的化学类型中非常多功化。但是，作为批处理过程，吞吐量不是很高。对于高吞吐量制造，我们使用“空间ALD”，其中前体被分离成区域，并且基材材料通过区域移动。亚博网站下载

从基板的角度来看，经验是相同的：暴露于第一前体，然后接下来，下一个前体，但这允许许多批量基板以组装线的方式同时涂覆，基本上增加吞吐量。高吞吐量空间ALD在工业粉末和多孔材料上为ALD开辟了全新的应用空间。亚博网站下载

表面涂层如何有效？

界面效应会影响许多材料属性。亚博网站下载例如，材料的反射率是具有光的材料表面之间的相互作用的函数。在另一个实例中，粉末在溶液中的分散取决于颗粒表面与溶剂的相互作用，以及相对于一个颗粒表面的相互作用的强度与另一个颗粒的表面相互作用。

表面到体积比越大，表面对材料的堆积性质的影响越大。对于容积比具有非常高的表面的粉末，在具有涂层的最外表面层上改变的影响是巨大的。从实施例中，涂层可以将吸收材料改变为反射液的吸收材料，或分散粉末浆料的粘度和负载。

其他性质包括：耐腐蚀性或其他化学污染物，热或电导率，机械强度和结构，粘附或润滑性，或孔隙率。由于ALD的独特属性，包括亚纳米控制厚度和化学成分和精密表面共形性，ALD是一种用于操纵这些界面效应的优异技术。

ALD可用于哪些领域?

ALD的许多应用已经在实验规模上得到了证实。ALD的制造确实落后了。在颗粒涂层方面，Forge Nano专注于制造规模的粉末ALD:在锂离子电池或超级电容器的正极和负极粉末涂层;yabo214ALD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。亚博网站下载

超薄共形ALD纳米涂层

为什么ALD在锂离子电池材料中如此有效？亚博网站下载

通过我们在Forge Nano的研发中，我们观察到这些增强作为阳极粉末，阴极粉末，固态电解质粉末和分离材料的ALD涂层的功能，或其组合。亚博网站下载

这导致了循环寿命的增加和容量衰退，增加了离子或电子导电性，在高压运行下更大的稳定性，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大的稳定性。以及防止界面副反应，低气体生成，更大的防潮性，改性界面热力学，高温热失控，和滥用耐受。

电池系统复杂，并且有很多不同类型的应用程序的电池材料组合。亚博网站下载并非每种电池都经历了每种降级模式和通过推测，在每个电池系统中都没有观察到每个ALD涂层的整个列表;但这足以认为ALD涂料会使LIB性能受益。

Forge Nano提供了解这些类型的结果是什么？

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得了极大的好处，即针对特定客户痛点确定ALD解决方案，然后将这种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。我们可以在所有规模(克到吨)和可以制造粉末在~1-3吨/天规模内部。我们销售商业规模的设备，以方便在客户工厂的生产，并app亚博体育能够将ALD工艺集成到现有的生产线。

对于那些喜欢自行进行材料研发的客户，我们还销售了一套实验室规模的流化床工具，亚博网站下载以方便材料的探索。

肾上腺脑白质ALD增加到每天数吨

您为客户提供了哪些支持？

我们的实验室规模的系统包括安装和基本的操作培训。我们还提供额外的研发和应用咨询服务，以帮助进一步的研究或开发工作在持续的基础上。我们还提供服务协议，以确保停机时间是有限的，研究时间最大化。对于商业规模的系统，我们提供相同的安装、培训、服务和咨询。我们还与合作伙伴一起为我们的客户提供一个交钥匙式的完整产品解决方案，包括设备以及前体的安全、存储、分销和供应。app亚博体育

我们的读者可以在哪里可以了解有关Forge Nano的产品和研究的更多信息？

读者可以通过Azo网络或Forge Nano的网站联系我们，www.forgenano.com.．

关于Arrelaine Dameron博士

Arrelaine Dameron博士是CO.LOUISVILLE的材料制造公司Forge Nano的研发总监，是CO。她是薄膜沉积，纳米级集装和界面工程的世界专家，亚博网站下载专门从事能源生成和存储应用．Arrelaine拥有超过15年的材料科学和化学经验，生产了50多个出版物和几项专利。亚博网站下载亚博老虎机网登录Dameron博士有一个博士学位。在宾夕法尼亚州立大学和B.S.的化学中。在加利福尼亚大学圣巴巴拉的创新研究中。