Forge Nano 连续空间式粉末ALD：让石墨负极涂层走向工业化

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作者：复纳科技

行业：新能源

关键词：原子层沉积，ALD，锂电负极材料包覆改性，粉末ALD，石墨包覆改性

日期：2025-12-17

在动力电池与储能赛道持续加速发展的今天，电极材料性能的提升已成为行业竞争的核心。石墨负极虽然成熟稳定，但依然面临首次库仑效率偏低、循环中界面副反应较强等挑战。为提升其界面稳定性，薄膜包覆技术逐渐成为材料改性的焦点，其中原子层沉积技术（ALD）因具备原子级厚度精控与高均匀性，被认为是最具潜力的方法。

然而，ALD 长期停留在实验室与小规模应用中，其瓶颈来自：传统工艺依赖真空反应器，处理效率有限、难以连续化生产，无法满足电池行业“吨级粉体改性”的现实需求。

PART ONE Forge Nano：ALD 从实验室带向工业化的技术推动者

作为全球 ALD 工艺与设备技术的领先企业，Forge Nano 一直致力于推动 ALD 在粉体材料领域的应用落地。从超细粉体、催化剂到电池材料，Forge Nano 通过其空间 ALD 技术（Spatial ALD），推动传统 ALD 从“批处理”走向“连续流式”。

在最新研究中，Forge Nano 进一步展示了一套能够在大气压下连续运转的空间 ALD 系统，用于对石墨负极粉末沉积氧化铝（Al₂O₃）涂层。这套系统为电池材料行业带来的意义在于，它证明了 ALD 涂层能够以工业级通量稳定运行，为规模化生产铺平道路。

PART TWO 振动输送式连续 ALD：粉末也能“在线”沉积

这套连续式 ALD 系统的核心在于：让粉末材料动起来。

Forge Nano 的设计采用振动输送带，使石墨粉末在常压条件下均匀前进。粉末不再被固定在腔体中，而是连续通过多个气体区域——前驱体区、反应区、清洗区——从而在一次通过中完成多个 ALD 循环。

细粉在振动床中的前进并非连续滑移，而是由周期性的离床与再接触形成的“跳跃式对流”。在振动的某些瞬间，床体的瞬时加速度超过重力，使颗粒整体短暂失重，从而在空中完成净前移。这一机制决定了粉体的停留时间与对流速度。

更重要的是，实现这种跳跃并不依赖高强度振动。真正起作用的是振动中的高频成分和结构共振，它们能在低于 1G 的条件下触发离床行为。通过优化振动波形，而非单纯提高振幅，可以在保证稳定输运的同时，降低粉体飞扬和工艺波动风险。

这种“空间分区 ALD”的机制，让粉末颗粒表面在移动中完成沉积，打破传统 ALD 的处理量限制，同时保持工艺自限制反应所带来的高均匀性与重复性。

研究展示出：

该系统实现的沉积生长量（growth per cycle）稳定可控
与传统真空 ALD 的沉积行为相当

这意味着，即使在连续、大气压环境下运行，ALD 的质量依然保持其应有的水准。

Part 3. 氧化铝涂层显著改善石墨负极

为了验证材料性能，研究者将涂覆后的石墨负极粉末制成硬币电池进行电化学测试。结果显示，经过 Forge Nano 连续式 ALD 处理的石墨在多个关键指标上表现明显提升：

首次库仑效率（FCE）提高
循环性能改善
整体电化学稳定性增强

这些数据表明，氧化铝 ALD 薄膜在减缓界面副反应、构建稳定 SEI 膜方面具有确切效果。尤其值得注意的是，这些性能改善与传统真空 ALD 工艺获得的结果一致，这说明连续式 ALD 在提升产能的同时，并未牺牲材料性能。

PART FOUR. 意义与展望：电池材料表面工程的新阶段

Forge Nano 的空间 ALD 系统展示出 ALD 技术工业化的可行路径，对电池行业具有以下重要意义：

01. ALD 不再局限于实验室

连续式、大气压环境意味着 ALD 可与现有粉体生产线集成。

02. 工艺效率真正提高

粉末连续通过沉积区，可推动 ALD 从“克级处理”走向“公斤级、吨级级别”。

03. 为下一代负极材料改性提供基础

从石墨到硅碳，这类 ALD 涂层可成为行业通用的界面工程工具。

随着动力电池需求持续增长，材料改性的工业化能力正在成为企业竞争力的重要组成部分。Forge Nano 以其连续式 ALD 工艺为行业提出了一种新可能：让原本只能在实验室实现的精密涂层，真正成为可规模化落地的工业技术。

参考文献

【1】Gump, C.; Castro, B.; Campbell, J.; Dameron, A. A. High Throughput Alumina Coatings on Graphite Anode Powders in a Continuous ALD Reactor. ECS Meeting Abstracts, MA2025-02, G01: Atomic Layer Deposition & Etching Applications 21; 2025; 1649. DOI: 10.1149/MA2025-02311649mtgabs.

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