ALD薄膜沉積助力顆粒表界面極限構筑，柔電創(chuàng )新成果獲中國化工學(xué)會(huì )科技進(jìn)步獎

近日，中國化工學(xué)會(huì )經(jīng)有關(guān)單位推薦、形式審查、專(zhuān)家初評和會(huì )議評審等程序，評選出2023年度中國化工學(xué)會(huì ) 科技進(jìn)步獎31項, 其中特等級1項，一等獎10項、二等獎13項、三等獎7項。柔電（武漢）科技有限公司聯(lián)合江漢大學(xué)等單位共同申報的《基于微納米顆粒表面極限調控技術(shù)與裝備》項目獲得2023年度中國化工學(xué)會(huì )科技進(jìn)步二等獎。該成果創(chuàng )新性地將半導體行業(yè)中的原子層薄膜沉積技術(shù)和化工制造中的大規模多相混合技術(shù)相結合，在國內首次提出了微納米顆粒表面極限構筑/極限調控/極限制造（3E）概念，并成功開(kāi)發(fā)了基于原子層沉積技術(shù)的粉體包覆裝備。

  中國化工學(xué)會(huì )（CIESC）于1922年4月23日在北京成立，為國家一級學(xué)會(huì )，其致力于中國化工科技的進(jìn)步與發(fā)展，由中國化學(xué)工業(yè)先驅侯德榜、吳蘊初、閔恩澤等一代代科技精英創(chuàng )建并壯大。中國化工學(xué)會(huì )科學(xué)技術(shù)獎旨在鼓勵和表彰在化工領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)進(jìn)步中做出突出貢獻的單位和個(gè)人，促進(jìn)我國化工領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，下設技術(shù)發(fā)明獎、科技進(jìn)步獎、基礎研究成果獎三個(gè)子獎項。柔電科技是由國家重大人才工程特聘專(zhuān)家團隊創(chuàng )辦的高新技術(shù)企業(yè)。公司秉持助力未來(lái)能源世界，讓地球更加美好的愿景，以為能源存儲行業(yè)提供創(chuàng )新性解決方案，助力中國制造實(shí)現自主可控為使命，致力于實(shí)現了“卡脖子”技術(shù)突破。

  原子層沉積（ALD）是一種在氣相中使用連續化學(xué)反應的薄膜形成技術(shù)，被廣泛應用于半導體產(chǎn)業(yè)。但是該技術(shù)一般針對平面物體的薄膜沉積。由于微納米顆粒材料易團聚，且氣態(tài)前驅體難以滲透到粉體內部中與每個(gè)顆粒表面充分接觸，因此對于平面型ALD難以對粉體材料實(shí)現均勻且致密的批量包覆。

  美國最早于2000年初開(kāi)始該項技術(shù)在顆粒表面包覆的工藝與裝備研究，其中Forge Nano公司在2013年就實(shí)現年包覆千噸級別設備銷(xiāo)售。美國NASA將該包覆技術(shù)用于飛船熱障涂層顆粒改性及衛星電池正負極材料包覆中；Lockheed公司將該技術(shù)用于3D打印金屬顆粒表面改性并應用到武器裝備開(kāi)發(fā)中, 相關(guān)技術(shù)和裝備嚴禁對中國出口。因此，打破美國技術(shù)壟斷，實(shí)現粉末ALD大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及核心裝備國產(chǎn)化刻不容緩。

  目前，我國粉體大規模包覆仍然依賴(lài)于傳統的干法或者濕法工藝，包覆層不均勻不致密，無(wú)法實(shí)現納米尺度的厚度精準調控。我國主要研究精力仍然集中在平面型ALD技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，粉體ALD包覆技術(shù)研究在我國仍處于早期，單批次包覆量不超過(guò)公斤級，在線(xiàn)監測技術(shù)缺失。要實(shí)現千噸級別量產(chǎn)技術(shù)和裝備，必須突破連續化生產(chǎn)裝備設計、包覆厚度在線(xiàn)監測技術(shù)、提升前驅體利用率、縮短包覆時(shí)長(cháng)等難題。

柔電科技開(kāi)發(fā)的原子層沉積（ALD）微納米顆粒包覆技術(shù)與裝備，實(shí)現了我國在該領(lǐng)域的突破，是繼美國之后世界第二家實(shí)現該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的國家。并實(shí)現在鋰電池材料、金屬軟磁材料等領(lǐng)域的應用。

  柔電科技設計并開(kāi)發(fā)了“級進(jìn)式”空間型ALD粉體包覆設備，利用空間換時(shí)間的理念，攻克了千噸級粉體表面納米級別包覆的技術(shù)難題。同時(shí)，通過(guò)對于前驅體用量的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控，使前驅體利用率達到95 %以上。該成果實(shí)現了實(shí)際應用，包括在耐高溫抗腐蝕金屬材料以及基于A(yíng)LD的精準納膜包覆摻雜（PNCD）工藝提升了鋰電池正極材料在高電壓下的穩定性。成果已在電池、導熱和航空航天等領(lǐng)域得到成功應用，產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟、社會(huì )和生態(tài)效益。本成果已經(jīng)獲得授權國家專(zhuān)利28項，其中，發(fā)明專(zhuān)利25項，實(shí)用新型專(zhuān)利3項。

柔電科技在武漢高新區光谷電子工業(yè)園三期擁有近5000平方米生產(chǎn)基地。先后獲得了國家高新技術(shù)企業(yè)、科技小巨人、蹬羚企業(yè)等稱(chēng)號。累計申請了超過(guò)90余項專(zhuān)利，其中40余項已經(jīng)獲得授權，2018年4月獲得《知識產(chǎn)權管理體系認證》。

  柔電科技是寧波柔創(chuàng )納米科技有限公司的全資子公司。寧波柔創(chuàng )納米科技有限公司成立于2016年10月，位于寧波市前灣新區。公司生產(chǎn)面積6000平米，研發(fā)中心約600平米，擁有齊全的納米纖維膜的制備和表征設備。公司專(zhuān)注于新能源器件用納米纖維隔膜的國產(chǎn)化，是世界領(lǐng)先的納米纖維特種膜生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)。公司是國內首家可實(shí)現進(jìn)口代替的超級電容器隔膜供應商；同時(shí)在鈉離子電池、鋰離子儲能電池隔膜的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化上深耕多年；公司也在積極推進(jìn)納米纖維復合隔膜在固態(tài)電池、電解水制氫膜等創(chuàng )新領(lǐng)域的應用。公司于2017年入選了寧波市3315高端創(chuàng )業(yè)團隊，2020年《超級電容器用納米纖維隔膜國產(chǎn)化項目》獲得由國家成果獎勵辦公室頒發(fā)的“科技創(chuàng )新貢獻獎”。

目前柔創(chuàng )納科已有年產(chǎn)400萬(wàn)平米隔膜產(chǎn)線(xiàn)一條，已滿(mǎn)負荷生產(chǎn)。公司在寧波杭州灣投資興建新的年產(chǎn)3000萬(wàn)平米納米纖維隔膜產(chǎn)線(xiàn)，預計2023年10月投產(chǎn)。 隨著(zhù)公司產(chǎn)能的提升，柔創(chuàng )納科在相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率將進(jìn)一步提高。2024年公司還計劃建設3億平米電池隔膜產(chǎn)線(xiàn)，主要為滿(mǎn)足鈉離子電池、大型磷酸鐵鋰儲能電池隔膜市場(chǎng)需求，同時(shí)兼容部分超容隔膜和電解水制氫膜的需求。投產(chǎn)后公司的納米纖維隔膜的成本有望下降至鋰電池干法隔膜水平，將有力推動(dòng)公司在儲能電池市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展和份額提升。截止2023年6月，柔創(chuàng )納科累計在資本市場(chǎng)獲得五輪投資，投資總額近億元。