响应原子制造战略,Forge Nano 领航粉末 ALD 新纪元!支持代包覆服务!
作者:复纳科技
产品: Forge Nano, Pandora, Prometheus
关键词:原子制造,原子层沉积,粉末原子层沉积,ALD,PALD
日期:2025-03-13

工业和信息化部在《原子级制造揭榜挂帅任务榜单》将“粉体原子级包覆技术与装备”列为重点攻关方向,明确提出“到 2026 年实现 < 1nm 薄膜沉积、批处理能力 >10kg/批次”的目标,直指行业痛点。粉体原子层沉积(ALD)技术,凭借其原子级精度、三维均匀包覆与工艺可扩展性,成为破局关键。

 

 

 

PART.ONE  原子制造的变革:粉末原子层沉积(PALD)技术

 

当“原子制造”一词被提起,仍会将其与半导体平面工艺紧密关联——那些在硅片上精准堆叠的纳米薄膜、为芯片性能赋能的原子级沟槽结构,似乎定义了原子制造的边界。然而,在材料科学的多维世界中,一场更广阔的革命正在发生:粉体原子层沉积技术(PALD),以颠覆性的方式将原子级精度从平面拓展至三维粉体,为能源、化工、医药乃至航空航天领域开辟全新可能。

 

 

在原子级制造的浪潮中,粉体表面原子层沉积技术(PALD)因其精准的纳米级涂层控制能力,成为能源、化工、电子及先进材料领域的核心技术。然而,如何实现批量化、高一致性的粉体原子级包覆,一直是行业亟待突破的难题。在“双碳”目标驱动下,新能源、高端制造与绿色化工领域对材料性能的极限要求日益迫切——锂电材料需要更稳定的界面以延长寿命,催化剂追求更高的活性与抗烧结性,含能材料亟需致密钝化层以保障安全……传统包覆技术因均匀性差、厚度不可控等问题,已难以满足这些需求。

 

左:理想的超薄致密涂层(ALD 实现);

中:非致密厚涂层;右:岛状不均匀包覆

 

Forge Nano 凭借全球领先的粉体 ALD 技术,以创新技术直击痛点,为原子制造专项任务提供标杆级解决方案。

 

粉体 ALD 的创新核心,正是突破这一局限:

 

  • 三维包裹,无死角均匀性:通过流化床、振动床等技术,使粉末颗粒在反应器中充分分散,前驱体分子可渗透至颗粒间隙甚至多孔结构内部,实现 360° 原子级包覆,彻底解决传统包覆技术的“阴影效应”。

     

  • 自限制反应,厚度精准可控:与平面 ALD 相同,粉体 ALD 通过自限制性半反应逐层生长,即使面对纳米级凹凸表面,也能确保每层沉积厚度精确至亚纳米级(<1nm),避免液相包覆的“岛状生长”或气相沉积的“过厚堆积”。

     

  • 材料普适性,赋能全域场景:从锂电正极材料、金属催化剂到药物颗粒,粉体 ALD 可兼容氧化物、氮化物、有机物等多种涂层,且工艺温度范围广(常温至 400℃),满足热敏感与高温材料的双重需求。

     

  • 大批量包覆,让工艺放大成为可能:真正困扰工业界的是如何将实验室量级扩展到工业应用,这需要从前端开发时就有匹配量级的设备及配方工艺。而粉体 ALD 设备有效解决了常规平面 ALD设备无法解决的放大问题。

 

使用 Forge Nano 粉体 ALD 技术在多种颗粒表面进行原子制造,包括进行功能性无机/有机涂层,界面改性,团簇负载等。

 

往期精选:一文了解粉末原子层沉积(PALD)技术及其实现方法

 

PART.TWO  从毫克到千吨:原子制造规模化

 

 

Prometheus XL 系统:专为粉体原子制造而生

 

作为 Forge Nano 旗舰产品,Prometheus XL 系统专为大规模粉末 ALD 研发与中试设计,完美契合《原子级制造揭榜挂帅任务榜单》中“粉体原子级包覆技术与装备”专项的核心需求。

 

 

  • 批量化处理能力:单次处理量达 1-20L(依粉末密度可达 10kg 以上),满足“批处理能力>10kg/批次”的专项目标,助力客户快速实现从实验室到工业化的工艺放大。

  • 原子级精度控制:通过自限制性半反应机制,实现 <1nm 的薄膜厚度控制,确保涂层均匀无针孔,显著提升粉体性能(如催化活性、电池安全性)。

  • 在线质谱监测:集成残余气体分析仪(RGA),实时监控反应进程,精准评估涂层质量,保障批次一致性 >95%。

  • 惰性环境兼容:支持气动/真空惰性装卸,确保空气敏感材料(如金属粉、含能材料)的安全处理,满足“粉体表面致密钝化”的严苛要求。

  • 灵活升级扩展:可扩展至 8 种前驱体通道,支持高压还原、正压 ALD 等工艺升级,适应多场景研发需求。

 

01.技术优势:定义行业标杆

 

  • 大批量公斤级流化床 ALD 系统:全球首创大容量流化床反应器,结合振动与高剪切射流技术,彻底解决粉末团聚难题,实现超均匀包覆。

  • 400℃ 高温工艺:行业最高工艺温度,覆盖从锂电材料到高温催化剂的全场景需求。

  • 自动化与智能化:HMI人机界面支持配方化操作与远程监控,降低人工依赖,提升工艺复现性。

  • 绿色制造:内置活性氧化铝尾气过滤系统,减少前驱体逸散,符合严苛环保标准。

 

02.赋能原子制造,引领行业应用

 

Prometheus XL系统已成功应用于多个前沿领域,成为原子级制造技术落地的核心装备:

 

  • 新能源材料:为锂电正极材料包覆纳米氧化铝涂层,提升循环寿命与热稳定性,已用于 6K Energy 千吨级 NCM 811 产品线以及 Forge Battery 的美国本土电池 1GWh 项目中。

  • 高效催化:与美国国家实验室合作,开发Pd/Al₂O₃ 催化剂,高温下抗烧结性能提升300%,推动芳烃氢化工艺革新。

  • 粉末冶金/磁性粉:通过包覆改善金属粉体流动性,推动 3D 打印技术突破。通过绝缘层包覆,改善磁性材料绝缘性和耐高压性能。

 

相关阅读

016K Energy 将采用 Forge Nano 原子层沉积技术进行 NMC 811 量产!

 

02GWh电池交付!10 分钟快充的ALD包覆超级电池!

 

03丙烷脱氢催化抗烧结,增强选择性,就用粉末 ALD 包覆

 

04原子层沉积在增材制造——3D 金属打印中的应用

 
 

PART.THREE

 

原子制造的未来,属于敢于“破界”的先行化

 

粉体 ALD 技术的崛起,标志着原子制造从平面走向立体、从微电子迈向全域材料的范式变革。Forge Nano 凭借十余年技术积淀,以粉体 ALD 系统为核心,构建从研发到量产的完整生态,助力客户抢占新能源、高端制造与生物医药的制高点。

 

研究型设备推荐——Forge Nano 粉末原子层沉积系统

 

PROMETHEUS 流化床ALD系统

利用 Prometheus 流化床原子层沉积系统可开发探索复杂的高比表面积粉末涂层,实现克级到公斤级粉末材料的界面涂层生长。批次处理能力提升至企业验证需求的水平,可加快成果转化速度。适合兼顾科学研究以及成果转化的工艺开发需求,实现与企业小试要求的无缝衔接。

 

PANDORA 多功能ALD系统

Pandora 多功能原子层沉积系统使用操作简单,兼容性强,适合在前期快速开展粉末包覆和平面样品薄膜沉积的研究。同时,该系统能真正做到兼顾多种不同样品的需求,可处理各种复杂样品并做到无死角的 ALD 包覆。

 

了解更多原子层沉积技术以及 Forge Nano 产品详情、应用案例与代包覆服务,欢迎联系我们,咨询热线:400 857 8882

 

参考文献

【1】房丰洲,赖敏,王金石,等.制造发展的三个范式:制造发展规律的研究[J].中国科学基金, 2024, 38(1):159-171.

【2】工业和信息化部办公厅. 关于组织开展2025年未来产业创新任务揭榜挂帅工作的通知[EB/OL]. (2025-01-14)[2025-03-10]. https://www.miit.gov.cn/gyhxxhb/jgsj/gxjss/wjfb/art/2025/art_587709ccf5354eb192886d410fbe33dd.html.

 

往期推荐

原子层沉积(ALD)技术在锂电正极材料中的应用(三):氧化锆涂层

通用汽车携手 Forge Nano,1000 万美元投资助力 ALD 技术颠覆电池技术格局!

粉末保形包覆 —— PALD 技术的基本实现方法

粉末原子层沉积(PALD)系统:科研平台建设“新质生产力”

扫码关注我们

您想了解更多信息
请关注我们公众号

Reserved information
预留信息

如果您想要了解更多产品信息,请填写以下信息下载产品手册, 我们收到您的信息后将第一时间回复您。

  • *
  • *
  • *
  • *