ALD薄膜沉积助力颗粒表界面极限构筑，柔电创新成果获中国化工学会科技奖

ALD薄膜沉积助力颗粒表界面极限构筑，柔电创新成果获中国化工学会科技进步奖

 

近日，中国化工学会经有关单位推荐、形式审查、专家初评和会议评审等程序，评选出2023年度中国化工学会 科技进步奖31项, 其中特等级1项，一等奖10项、二等奖13项、三等奖7项。柔电（武汉）科技有限公司联合江汉大学等单位共同申报的《基于微纳米颗粒表面极限调控技术与装备》项目获得2023年度中国化工学会科技进步二等奖。该成果创新性地将半导体行业中的原子层薄膜沉积技术和化工制造中的大规模多相混合技术相结合，在国内首次提出了微纳米颗粒表面极限构筑/极限调控/极限制造（3E）概念，并成功开发了基于原子层沉积技术的粉体包覆装备。

 

  中国化工学会（CIESC）于1922年4月23日在北京成立，为国家一级学会，其致力于中国化工科技的进步与发展，由中国化学工业先驱侯德榜、吴蕴初、闵恩泽等一代代科技精英创建并壮大。中国化工学会科学技术奖旨在鼓励和表彰在化工领域科学技术进步中做出突出贡献的单位和个人，促进我国化工领域科学技术进步和产业的发展，下设技术发明奖、科技进步奖、基础研究成果奖三个子奖项。柔电科技是由国家重大人才工程特聘专家团队创办的高新技术企业。公司秉持助力未来能源世界，让地球更加美好的愿景，以为能源存储行业提供创新性解决方案，助力中国制造实现自主可控为使命，致力于实现了“卡脖子”技术突破。

  原子层沉积（ALD）是一种在气相中使用连续化学反应的薄膜形成技术，被广泛应用于半导体产业。但是该技术一般针对平面物体的薄膜沉积。由于微纳米颗粒材料易团聚，且气态前驱体难以渗透到粉体内部中与每个颗粒表面充分接触，因此对于平面型ALD难以对粉体材料实现均匀且致密的批量包覆。

  美国最早于2000年初开始该项技术在颗粒表面包覆的工艺与装备研究，其中Forge Nano公司在2013年就实现年包覆千吨级别设备销售。美国NASA将该包覆技术用于飞船热障涂层颗粒改性及卫星电池正负极材料包覆中；Lockheed公司将该技术用于3D打印金属颗粒表面改性并应用到武器装备开发中, 相关技术和装备严禁对中国出口。因此，打破美国技术垄断，实现粉末ALD大批量生产的关键技术及核心装备国产化刻不容缓。

  目前，我国粉体大规模包覆仍然依赖于传统的干法或者湿法工艺，包覆层不均匀不致密，无法实现纳米尺度的厚度精准调控。我国主要研究精力仍然集中在平面型ALD技术的研发及产业化，粉体ALD包覆技术研究在我国仍处于早期，单批次包覆量不超过公斤级，在线监测技术缺失。要实现千吨级别量产技术和装备，必须突破连续化生产装备设计、包覆厚度在线监测技术、提升前驱体利用率、缩短包覆时长等难题。

柔电科技开发的原子层沉积（ALD）微纳米颗粒包覆技术与装备，实现了我国在该领域的突破，是继美国之后世界第二家实现该技术产业化的国家。并实现在锂电池材料、金属软磁材料等领域的应用。

 

 

 

  柔电科技设计并开发了“级进式”空间型ALD粉体包覆设备，利用空间换时间的理念，攻克了千吨级粉体表面纳米级别包覆的技术难题。同时，通过对于前驱体用量的实时在线监控，使前驱体利用率达到95 %以上。该成果实现了实际应用，包括在耐高温抗腐蚀金属材料以及基于ALD的精准纳膜包覆掺杂（PNCD）工艺提升了锂电池正极材料在高电压下的稳定性。成果已在电池、导热和航空航天等领域得到成功应用，产生了显著的经济、社会和生态效益。本成果已经获得授权国家专利28项，其中，发明专利25项，实用新型专利3项。

柔电科技在武汉高新区光谷电子工业园三期拥有近5000平方米生产基地。先后获得了国家高新技术企业、科技小巨人、蹬羚企业等称号。累计申请了超过90余项专利，其中40余项已经获得授权，2018年4月获得《知识产权管理体系认证》。

  柔电科技是宁波柔创纳米科技有限公司的全资子公司。宁波柔创纳米科技有限公司成立于2016年10月，位于宁波市前湾新区。公司生产面积6000平米，研发中心约600平米，拥有齐全的纳米纤维膜的制备和表征设备。公司专注于新能源器件用纳米纤维隔膜的国产化，是世界领先的纳米纤维特种膜生产研发企业。公司是国内首家可实现进口代替的超级电容器隔膜供应商；同时在钠离子电池、锂离子储能电池隔膜的研发及产业化上深耕多年；公司也在积极推进纳米纤维复合隔膜在固态电池、电解水制氢膜等创新领域的应用。公司于2017年入选了宁波市3315高端创业团队，2020年《超级电容器用纳米纤维隔膜国产化项目》获得由国家成果奖励办公室颁发的“科技创新贡献奖”。

 

 

目前柔创纳科已有年产400万平米隔膜产线一条，已满负荷生产。公司在宁波杭州湾投资兴建新的年产3000万平米纳米纤维隔膜产线，预计2023年10月投产。 随着公司产能的提升，柔创纳科在相关领域的市场占有率将进一步提高。2024年公司还计划建设3亿平米电池隔膜产线，主要为满足钠离子电池、大型磷酸铁锂储能电池隔膜市场需求，同时兼容部分超容隔膜和电解水制氢膜的需求。投产后公司的纳米纤维隔膜的成本有望下降至锂电池干法隔膜水平，将有力推动公司在储能电池市场的进一步拓展和份额提升。截止2023年6月，柔创纳科累计在资本市场获得五轮投资，投资总额近亿元。