VPI(高真空SD-650系列磁控溅射镀膜仪)助力电池储能材料研究 技术案例
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作者:VPI_LXJ
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发布时间: 2025-04-22
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电池储能行业发展迅猛,追求更高能量密度、更长循环寿命和更高安全性能依赖电池新材料创新,复合膜材料应用及降低材料密度优化电池性能成研究热点,但降低密度面临薄膜强度或附着力下降挑战。Vision Precision Instruments(VPI)自2004年成立,为全球超3000家高校、科研机构和企业提供真空镀膜解决方案,其高真空镀膜设备有超高真空腔体、薄膜均匀性控制、材料兼容性强、多源蒸发能力、离子辅助沉积、多源多工艺集成、精密控制与安全等特点。东北某工业大学新能源材料研究团队用VPI高真空镀膜设备开展电池电极复合膜降密度研究,通过多靶溅射共沉积、离子辅助提升致密度、优化工艺参数与模拟指导、机械旋转与基片架改进等工艺优化,成功制备出低密度复合电极薄膜,降低了密度,提升了电化学性能、膜层质量与附着力。VPI高真空镀膜技术在电池储能材料研发中优势独特,可制备高品质薄膜,设备多功能一体化、智能化和定制化,且有广泛应用验证。
经过上述多管齐下的工艺优化,东北某工业大学团队成功制备出了符合目标的低密度复合电极薄膜:
密度降低效果:与未掺入轻质材料的对照薄膜相比,新型复合膜的整体密度降低了约15%。这意味着在相同厚度下,电极重量减轻了15%,为提升电池比能量打下基础。
薄膜微观结构:SEM显微照片显示,复合膜中轻质相均匀分散于活性材料基体中,形成了纳米多孔骨架结构。这种结构一方面减少了材料用量,另一方面为离子扩散提供了快捷通道,有利于提升电化学反应效率。
电化学性能提升:电池测试结果表明,应用该复合膜作为电极后,电池的单位质量容量提高了约10%,且在高倍率充放电下表现出更加稳定的容量保持率。这说明降低电极密度并未牺牲导电路径和结构稳定性,反而由于多孔结构缓冲了体积变化,循环寿命相对纯活性材料电极有所延长。
膜层质量与附着力:复合膜在胶带剥离测试中表现出色,未出现可见的剥落,证明了膜基结合牢固。同时,经过高温高湿环境老化后膜层无开裂或性能衰减,体现出优异的环境稳定性。这些均归功于离子辅助沉积带来的高致密度和强粘附性。
VPI的高真空镀膜技术在电池储能材料研发中展现出独特优势:
高品质薄膜制备:超高真空环境和先进镀膜工艺相结合,使研究人员能够制备出纯净、致密且均匀的功能薄膜。无论是电池电极涂层还是电解质保护层,VPI设备都能确保薄膜质量可控可调,为深入研究材料性能提供可靠平台。
多功能一体化设备:VPI提供的多源、多工艺集成方案,使复杂的复合膜制备流程在一台设备上即可完成。从磁控溅射到热蒸发、从直流到射频,再到离子辅助,多种工艺手段任意组合,满足了新材料探索中经常需要的跨学科工艺集成需求。
智能化和定制化:VPI设备具备优秀的可扩展性,支持软件升级和定制开发。面对AI助力材料研究的趋势,VPI已做好接口准备,方便将机器学习优化结果应用于实际工艺控制。此外,VPI的工程团队经验丰富,能够根据用户特殊需求定制靶枪尺寸、基片夹具、真空腔体等,实现针对性的技术解决方案。
广泛的应用验证:经过多年的发展,VPI设备在学术界和工业界均有大量成功案例支撑,涵盖能源材料、光电器件、半导体工艺、纳米材料等领域。目前全球已有数千家科研单位使用VPI产品并取得成果,这充分证明了其技术的可靠性和先进性。