粉末ALD-电池正负极材料/催化剂包覆最新资讯

云币网 2022年08月17日 15:08 127 Connor

ALD特点

1. 高质量无针孔薄膜

2.精度高，可控性良好

3.均匀性好、良好保形性

粉末包覆效果图

PALD概念

指在粉体材料表面进行原子层沉积实现高质量包覆的新技术,由于粉末表面比表面积较大，粉末材料容易团聚，因此PALD设备国内相对空白，厦门韫茂科技有限公司在量产级PALD领域中处于领先地位，目前已研发出百公斤级空间式粉末原子层沉积设备。

ALD双腔设备

MLD概念

MLD可视为原子层沉积的亚类，类似于ALD的气相沉积工艺，依据序列的，自限制的表面反应，在分子尺度上生成有机聚合物或有机-无机复合薄膜。

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MLD图解

粉末ALD应用优势

1.电池正负极包覆提升工作电压、提升循环使用寿命、提升安全性能、减少气体生成

2.催化剂包覆创造全新的活性位点提升催化活性、提高催化剂的选择性和寿命、·减少活性组分烧结

3.荧光粉，金属粉末改性提升抗潮性，提升抗氧化性、提升稳定性

4. 生物医药等改善生物相容性，抗菌抑菌和药剂缓释

粉末原子层沉积在锂电池正负极方面的案例

通过表面修饰策略构建用于全固态电池的高比能单晶NCM811正极：

在全固态电池(ASSB)中，具有电化学机械兼容微结构的单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(S-NCM811)电化学性能优于多晶NCM811的电化学性能。然而，正极/固态电解质（SSE）界面上的不良副反应导致ASSB容量和倍率性能低于锂离子电池，限制了S-NCM811在ASSB中的实际应用。在此，本文通过在S-NCM811表面进行修饰，实现了高的容量（205mAh g-1,0.1C）和出色的倍率性能（0.3C时为175mAh g-1，1C时为116mAhg-1）。

通过原子层沉积技术与退火处理相结合，在S-NCM811表面包覆了一层纳米锂铌氧化物(LNO)层。纳米LNO层有效地抑制了硫化物SSE的分解并稳定了正极/SSE界面。与原始材料相比，LNO层在400°C的退火过程中提高了涂层的均匀性，消除了残留的锂盐，并使得循环过程中的阻抗增加减小，电化学极化也减小。这项工作突出了ASSB中退火纳米LNO层在高镍正极应用中的关键作用。（厦大杨勇老师）

采用金属氧化物涂层取代沥青进行石墨负极包覆

在石墨表面包覆沥青，可提高负极材料与电解液的相容性，防止有机溶剂共嵌入、分解，避免石墨结构剥离。但是沥青包覆同时也带来了一系列问题，国家提出了碳中和，碳达峰的双碳目标，沥青的高污染性，难以回收显然与时代主题背道而驰，此外沥青包覆成本较高，效率低下显然已经不适合负极材料的发展需求。

采用粉末ALD 对石墨负极进行金属氧化物涂层包覆可以代替沥青包覆，此外PALD可实现纳米级超薄包覆，成膜质量极高，保形性可控性极好，ALD包覆对电池容量的提升十分显著，对电池循环使用寿命的提升也高于沥青包覆。

ALD常见包覆涂层

氧化物 Al2O3，ZnO2, HfO2, TiO2,SiO2.SnO2, RuO2, Ta2O5等

氮化物：TiN, NbN, TaN, Ta3N5, MoN, WN, TiSiN, SiN等

磷酸盐、含锂化合物 TiPO4 GaP AlPO4 LiXAlPO4 LixTiyOz等

硫化物，氟化物：ZnS CaS SrS CaF2 MgF2 SrF2 ZnF2等

金属 Cu Pt W Ta Si Ge等

标签：包覆负极催化剂粉末电池