SparkNano 空间 ALD 工艺解锁 LiF 涂层锂电未来范式

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日期：2026-04-02

在锂离子电池电极保护涂层的研发与量产中，LiF 凭借宽电化学窗口和优异化学稳定性成为核心选择，而 ALD 技术是实现 LiF 薄膜精准涂覆的关键手段（详情见：LiF 原子层沉积涂层在锂离子电池改性中的应用）。但常规 LiF ALD 工艺长期存在两大致命短板：反应过程产生 HF 有害副产物，工艺安全性与环保性大打折扣；沉积薄膜易引入大量 C、N 杂质，严重影响电极界面稳定性与电池电化学性能，加之工艺本身的诸多限制，导致技术难以开展大规模验证，始终卡在实验室研发向工业化量产转化的关键节点。

SparkNano 是一家来自荷兰的创新公司，团队深耕空间 ALD 技术领域，以独创等离子体增强+常压空间 ALD LiF 沉积工艺打破行业困局，从根源上解决常规工艺的 HF 副产、杂质超标问题，搭配全链路设备方案，实现工艺的规模化验证与量产落地，为下一代高性能锂离子电池制造筑牢核心技术根基。

一、核心突破：无 HF 副产 + 高纯无杂，让 LiF ALD 工艺可规模化验证

SparkNano 依托新型锂前驱体 LIFA（Air Liquide Advanced Materials） 与自主专利等离子体增强空间 ALD 技术，重构 LiF 沉积反应路径，从源头规避常规工艺的固有缺陷，实现三大颠覆性升级，彻底解决规模化验证的技术障碍：

无 HF 有害副产物，工艺安全且绿色可持续：摒弃常规 LiF ALD 工艺中依赖 SF₆、CF₄、HF 等含氟共反应物的设计，全程无需使用任何 PFAS 衍生物、温室气体及含氟有害试剂，从反应机理上消除 HF 副产物的生成，既避免了副产物对设备的腐蚀、对操作人员的安全威胁，也大幅降低废气处理成本，完全契合工业生产的环保与安全标准，为大规模工艺验证扫清合规障碍。
极致高纯无杂，薄膜性能远超行业常规：通过精准的等离子体增强反应控制与空间 ALD 的原子级沉积优势，沉积的 LiF 薄膜经 XPS、XRD、SEM 多维度表征证实，无 C、O 杂质，N、Si 等杂质含量远低于检测限，为纯多晶结构；且薄膜单循环生长速率精准控制在 0.04–0.05 nm / 循环，折射率稳定在 1.36–1.39，在复杂多孔电极基底上实现 100% 保形包覆，完美构筑致密、稳定的人工 SEI/CEI 层，彻底解决常规工艺杂质超标导致电池性能衰减、循环寿命缩短的问题，为大规模验证提供稳定、可靠的工艺性能基础。
低温兼容特性，适配全品类电极基材：工艺沉积温度控制在 100–200℃，不仅可适配石墨、LMNO 等常规正负极材料，更能完美匹配锂金属负极、硅基负极等温度敏感基材的涂覆需求，突破常规 LiF ALD 工艺高温沉积的限制，覆盖下一代锂电主流电极体系，让大规模工艺验证可对接实际量产的基材需求，避免技术验证与量产应用脱节。

XPS 分析显示 ALD LiF 涂层中极低的 C，N 杂质含量

实验数据充分验证了工艺的优越性：涂覆 SparkNano 高纯 LiF 涂层的石墨负极极片，容量保持率最高提升 10%，循环寿命从 800 次突破至 1600 次以上；在硅、锂金属等高性能负极上的应用，也实现了界面副反应的大幅抑制，电化学性能与稳定性显著提升，为大规模工艺验证提供了扎实的性能数据支撑。

二、设备矩阵：从规模化验证到量产，全场景无缝衔接

针对常规 LiF ALD 工艺难以开展大规模验证的痛点，SparkNano 打造LabLine™实验室级空间 ALD 系统与Omega™高速卷对卷空间 ALD 系统的全链路设备方案，实现从小试工艺验证→中试规模化验证→工业化量产的无缝衔接，让 LiF ALD 技术的规模化落地有了专属设备载体。

LabLine™：精准完成工艺规模化验证的核心平台

作为业界领先的实验室级空间 ALD 系统，LabLine™ 专为工艺研发与规模化前期验证设计，兼顾原子级精度与灵活的中试放大能力，是打通 “实验室小试→大规模验证” 的关键桥梁：

高速沉积 + 大尺寸基底，高效完成规模化验证：采用空间 ALD 核心技术，通过空间分隔半反应消除传统 ALD 的抽空 - 冲洗步骤，沉积速度较常规 ALD 提升超 100 倍；支持 420 mm×325 mm 大尺寸基底，可适配平面、多孔等各类电极基材，能快速完成不同批次、不同规格的涂层验证，大幅缩短规模化验证周期。
全工艺参数可控，保障验证结果可复现：可支持4路前驱体通道，支持 N₂、O₂、H₂等离子体增强配置，沉积温度可在 50–200℃精准调控，与 SparkNano LiF ALD 工艺完美匹配；搭载高级控制软件，实现工艺参数的实时监测、精准调控与数据留存，确保小试、中试的验证结果一致，为后续工业化量产提供可直接移植的工艺参数。
前驱体高利用率，降低规模化验证成本：最大化前驱体利用率并支持未反应前驱体回收，大幅减少材料浪费，相比常规 ALD 设备，有效降低中试阶段的物料成本，让企业可低成本开展多轮、大规模的工艺验证与性能测试。

基于手套箱的等离子体增强空间原子层沉积系统（大气压式）

Omega™：全球首创高速卷对卷系统，实现验证成果的工业化量产

在 LabLine™ 完成规模化工艺验证后，SparkNano Omega™ 高速卷对卷空间 ALD 系统可直接承接验证成果，实现 LiF 涂层的工业化大规模生产，让技术验证与量产落地零断层：

工业级生产效率，匹配锂电量产需求：支持 0.3–1.5 m 可定制幅宽，卷材移动速度高达100 m/min，在大气压惰性气体环境下实现长时间连续高效运行，沉积效率较常规 ALD 提升超 100 倍，完全契合锂离子电池电极卷式制造的大规模生产节奏。
全柔性基材兼容，无需改造现有产线：完美适配 PET（20–200μm）、Cu/Al 箔（≤25μm）等锂电量产主流柔性箔材，可直接对接电池企业现有卷式产线架构，大幅降低设备改造成本，让经规模化验证的 LiF ALD 工艺快速落地。
稳定可靠的工业化设计，保障量产一致性：采用专利空间 ALD 沉积模块，支持自动反向与在线沉积，前驱体利用率高、维护停机时间短；可选等离子体增强沉积模式，沉积温度控制在 50–150℃，确保量产过程中 LiF 薄膜始终保持无杂、高保形、高稳定的特性，与规模化验证的工艺性能完全一致，彻底解决常规工艺量产中性能波动的问题。

R2R ALD 沉积系统

三、技术内核：空间 ALD 技术，让 LiF ALD 规模化成为可能

SparkNano 能够从根源上解决常规 LiF ALD 工艺的痛点，核心在于其自主专利的常压空间 ALD 技术，这也是实现工艺规模化验证与量产的底层支撑：

与常规 ALD 的时序反应不同，空间 ALD 通过空间上分隔前驱体与共反应物的半反应，摒弃了耗时的循环抽空 - 吹扫步骤，在实现原子级薄膜厚度控制、100% 台阶覆盖率的同时，大幅提升沉积效率；反应器壁无多余沉积，结合前驱体回收与高利用率，让工艺兼具成本效益与可持续性。

空间ALD原理

同时，SparkNano 的等离子体增强技术与新型前驱体 LIFA 的完美结合，让反应无需含氟共反应物即可完成 LiF 的纯相沉积，从机理上消除 HF 副产与杂质引入，这一技术创新让 LiF ALD 工艺首次具备了安全、环保、高纯、可放大的工业生产属性，彻底打破了常规工艺难以规模化验证的技术壁垒。

在新能源产业加速转型的当下，SparkNano 以革新的 LiF ALD 工艺与全链路设备方案，彻底解决了行业多年的技术痛点，让 LiF ALD 技术从实验室走向工业化量产，为锂离子电池产业的高性能升级注入核心动力，助力全球新能源产业高质量发展。

四、关于 Spark Nano

SparkNano 2018 年脱胎于荷兰应用科学研究组织 TNO，总部坐落于荷兰埃因霍温高科技脑港区域，是空间原子层沉积（Spatial ALD）设备领域的首创与领先 OEM 厂商，核心团队扎根于拥有 50 年空间 ALD 技术积淀的埃因霍温理工大学，在薄膜沉积、系统设计与工程支持领域拥有深厚技术底蕴。2022 年，公司获得由液化空气集团（液空）旗下风投基金 ALIAD 领投的融资，液空的战略投资为其技术研发、业务拓展与全球市场布局注入了强劲资本与资源动能，双方也围绕工艺与材料创新展开深度战略合作，共同推动空间 ALD 技术在能源领域的落地应用。SparkNano依托自主专利的常压空间 ALD 核心技术，打造了兼具原子级镀膜精度、超高沉积效率与极致可扩展性的纳米涂层解决方案，沉积速度较传统 ALD 提升超 100 倍，且能实现前驱体高利用率、无反应器壁沉积与无掩膜图案化沉积，从根源上减少稀缺材料消耗与生产浪费。

参考资料

https://www.spark-nano.com/publications-2/low-temperature-spatial-ald-of-lif-films-for-li-ion-batteries/

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