“碳達(dá)峰”和“碳中和”一直都是能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)話(huà)題，作為助力“雙碳”戰(zhàn)略的生力軍，光伏產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的地位。目前光伏的主力是硅太陽(yáng)能電池，它們具有效率高、穩(wěn)定性好、產(chǎn)業(yè)鏈完備、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。然而，晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率到達(dá)瓶頸，且從硅料到組件至少經(jīng)過(guò)4 道工序，單位制程需要3 天以上，同時(shí)還需要大量人力、運(yùn)輸成本等。為了讓太陽(yáng)能的利用更加便捷、高效且廉價(jià)，科學(xué)界和工業(yè)界正在研制新型太陽(yáng)能電池；鈣鈦礦太陽(yáng)能電池就是備受關(guān)注的后起之秀，鈣鈦礦疊層效率極限可達(dá)50%，而鈣鈦礦組件在單一工廠完成生產(chǎn)，原材料經(jīng)過(guò)加工后直接成組件，沒(méi)有傳統(tǒng)的“電池片”工序，大大縮短制程耗時(shí)。但是，如何制備大面積且能保持較高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，依然是難題，也成了制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。

       原速ALD在鈣鈦礦電子傳輸層、空穴傳輸層、鈍化層、封裝阻水層等領(lǐng)域已取得了突破性進(jìn)展，獲得了業(yè)界的認(rèn)可。為了更高效地服務(wù)于世界光伏產(chǎn)業(yè)高地，原速也在上海建立了技術(shù)研發(fā)中心。截止目前，公司已形成服務(wù)于鈣鈦礦電池研發(fā)、中試、100MW、 GW級(jí)量產(chǎn)的產(chǎn)線(xiàn)ALD技術(shù)解決方案。

1、ALD-SnO2 應(yīng)用于鈣鈦礦電池電子傳輸層 

? ALD 相比于傳統(tǒng)沉積技術(shù)，在制備超薄膜時(shí)具有更優(yōu)異的均勻性和保形性，以及缺陷更少的優(yōu)點(diǎn)

2、ALD-NiO 應(yīng)用于鈣鈦礦電池空穴傳輸層 

? ALD 可用于制備性能優(yōu)異的超薄（<10 nm）NiO 空穴傳輸層

3、ALD 應(yīng)用于鈣鈦礦電池鈍化層 

? ALD 超薄膜可以應(yīng)用于界面處，通過(guò)和懸掛鍵反應(yīng)的方式減少表面缺陷，或排斥載流子，達(dá)到鈍化的效果

4、ALD 應(yīng)用于鈣鈦礦電池封裝 

? 致密的 ALD 膜可達(dá)到有效的阻水氧的效果

       鋰離子電池在充放電過(guò)程中，鋰離子在正負(fù)極之間穿梭。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極脫出經(jīng)過(guò)電解液和隔膜到達(dá)負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。在放電過(guò)程中鋰離子從負(fù)極返回正極嵌入正極材料。在循環(huán)過(guò)程中，正極材料面臨許多的問(wèn)題如自身體積的變化，晶體結(jié)構(gòu)的改變，界面結(jié)構(gòu)的退化等導(dǎo)致的容量衰減。同樣的，負(fù)極材料也面臨著體積膨脹，枝晶的生長(zhǎng)導(dǎo)致的負(fù)極材料的粉碎溶解、從集流體表面剝離脫離、電接觸變差，短路等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致材料的容量和循環(huán)性能?chē)?yán)重下降，甚至電池的起火爆炸。

       原子層沉積（ALD）薄膜沉積可以合成具有原子級(jí)精度的材料，基于自限的膜納米級(jí)的控制，可以實(shí)現(xiàn)多組分膜的化學(xué)成分控制、大面積的薄膜/工藝的可重復(fù)性，具備低溫處理以及原位實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)特征。該技術(shù)在鋰離子電池，太陽(yáng)能電池，燃料電池以及超級(jí)電容器中都具有廣泛的應(yīng)用。

      ALD已經(jīng)被公認(rèn)是一種非常有前途的工具可以用來(lái)解決鋰離子電池以及其他電能儲(chǔ)存設(shè)備所面臨的問(wèn)題。ALD在鋰離子電池中的應(yīng)用主要分為兩個(gè)方面：(1)高性能電池電極，隔膜，集流體材料等的制備；(2)表面修飾。其應(yīng)用主要總結(jié)在下圖：

1、ALD在電極材料及電解質(zhì)制備中的應(yīng)用

a、ALD 用于負(fù)極材料的制備

采用ALD技術(shù)制備的負(fù)極材料主要集中在過(guò)渡金屬氧化物(TMOs), 如RuO₂, SnO₂, TiO₂和ZnO. 其能量密度比傳統(tǒng)的石墨電極高。同時(shí)，為了解決TMOs負(fù)極材料所面臨的挑戰(zhàn)，如SnO₂在循環(huán)過(guò)程中較大的體積變化，TiO₂低的電子跟離子電導(dǎo)率，由超高電導(dǎo)率的碳基材料如石墨烯，碳納米管以及Mxenes與TOMs組成的復(fù)合負(fù)極材料可以很好的融合兩者的優(yōu)勢(shì)。

如：ALD制備的TiO₂/CNF-CFP(carbon fiber paper)負(fù)極，具有高可逆容量（272 mAh g^?1 at 0.1 A g^?1），超高倍率性能(133 mAh g^?1 at 40 A g^?1) 以及超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性（≈ 93%容量保持率在10000 圈 at 20 A g^?1）。

b、用于正極材料的制備

通過(guò)ALD技術(shù)制備的正極材料有非鋰化正極如V₂O₅, FePO₄; 鋰化正極如LiFePO₄, LiCoO₂以L(fǎng)ixMn₂O₄。

如TiO₂/V₂O₅/@CNT paper正極在100 mA g^-1的電流密度下的放電比容量為400 mAh g^-1，達(dá)到了理論放電比容量。 同時(shí)，正極材料V2O5的溶解問(wèn)題可以通過(guò)TiO₂層得到，同時(shí)不損失容量跟倍率性能。

c、SSEs固態(tài)電解質(zhì)的制備

歸功于其安全性及循環(huán)穩(wěn)定性，全固態(tài)鋰離子電池近來(lái)成為了研究的熱點(diǎn)。ALD可以解決全固態(tài)鋰離子電池所面臨的兩大關(guān)鍵性挑戰(zhàn)：a.高界面阻抗，b.低離子電導(dǎo)率。 最近采用ALD制備的固態(tài)電解質(zhì)有LiPON, Li7La₃Zr₂O₁₂, LixAlySizO, LixTayOz, LixAlyS and Li₂O-SiO₂.這些含鋰SSEs提供了一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)平臺(tái)來(lái)制備高能量密度，長(zhǎng)壽命以及安全的可充放電池。如下圖所示，ALD制備的LLZO為制備3D全固態(tài)鋰離子微電池提供了一條技術(shù)路線(xiàn)。

2、ALD在電池電極，隔膜，集流體等表面修飾領(lǐng)域的應(yīng)用

a、ALD對(duì)負(fù)極表面修飾的應(yīng)用

在負(fù)極材料中，ALD表面/界面修飾技術(shù)主要為了解決從SEI膜引發(fā)的系列問(wèn)題。在循環(huán)過(guò)程中，SEI膜的大量形成以及體積變化會(huì)引起電極的破壞，從而引發(fā)新的暴露面導(dǎo)致容量的衰減。如在石墨負(fù)極表面沉積Al2O3可以在電池循環(huán)了200圈之后有效地保持98%的首圈容量。

鋰金屬作為負(fù)極材料的未來(lái)之星，在鋰金屬的沉積跟剝離過(guò)程中，鋰枝晶的生長(zhǎng)導(dǎo)致電池短路的問(wèn)題亟待解決。采用ALD技術(shù)在鋰金屬表面構(gòu)建例如有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合人工SEI膜，可以有效地抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。

b、ALD對(duì)正極表面的修飾作用

為了解決正極材料表面所面臨的電解液分解，相變，析氧以及過(guò)渡金屬溶解等問(wèn)題,采用ALD技術(shù)在正極材料表面沉積保護(hù)層可以作為物理阻擋層或者HF清除層，從而有效地提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性跟倍率性能。在正極材料（層狀結(jié)構(gòu)：LiCoO₂, LiNixMnyCozO₂,富鋰(Li-rich)xLi₂MnO₃·(1 ? x)LiMO₂(M = Mn, Ni, Co)，尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn₂O₄)表面沉積的ALD鍍層主要可以分為四類(lèi)：a金屬氧化物：Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, CeO₂, Ga₂O₃; b氟化物：AlF₃, AlWxFy; c磷化物：AlPO₄,FePO₄; d含鋰化合物：LiAlO₂, LiTaO₃, LiAlF₄。

樣品的高通量預(yù)處理快速、GX的為我們解決了樣品的研磨。而在農(nóng)業(yè)方面，高通量組織研磨儀對(duì)種子的前處理也成為了不可或缺的研磨設(shè)備之一。

在育種工作中，育種的核心就是培育和生產(chǎn)優(yōu)良種子，從GX、準(zhǔn)確、科學(xué)的育種研究的角度來(lái)看，高通量研磨設(shè)備對(duì)樣品的前處理為優(yōu)質(zhì)種質(zhì)篩選提供了重要的技術(shù)支持，對(duì)提高育種科技水平、推進(jìn)育種信息化進(jìn)程起到了積極的作用，將成為行業(yè)內(nèi)開(kāi)展高品質(zhì)育種研究的一大助推器。

種子DNA的提取是作物遺傳育種研究中的關(guān)鍵一步，而在此過(guò)程中，種子的研磨是必然的。對(duì)于現(xiàn)代種業(yè)的發(fā)展，對(duì)品種管理的數(shù)字化、便利化、智能化提出了更高的需求，所以，選用先進(jìn)的樣品前處理設(shè)備如高通量研磨儀來(lái)處理種子是大勢(shì)所趨。

種子品質(zhì)的選育及其選育樣品的篩選都是育種科研工作內(nèi)容中的重要之處。對(duì)種子的篩選有的僅需測(cè)量其形態(tài)特征即可，有的則需對(duì)選育樣品進(jìn)行前處理操作，所以，研磨儀的高通量處理已成為種子高品質(zhì)種質(zhì)選育的關(guān)鍵所在。而高通量組織研磨儀不但是一種專(zhuān)業(yè)、GX的預(yù)處理儀器，還可對(duì)多個(gè)試樣同時(shí)進(jìn)行快速、有效的研磨，幫助育種工作者GX、優(yōu)質(zhì)的完成工作。

高通量研磨儀與現(xiàn)有的其他樣品制備方法相比可看出，其具有通用性強(qiáng)、效率高、靈活性好的特點(diǎn)，同時(shí)還克服了傳統(tǒng)的研磨、勻漿、超聲處理等方法帶來(lái)的繁瑣、耗時(shí)、效率低等缺點(diǎn)，能有效、快速、穩(wěn)定地對(duì)各種類(lèi)型的核酸和蛋白質(zhì)進(jìn)行裂解和純化。

而在對(duì)高通量組織研磨儀的應(yīng)用中，更多的也是體現(xiàn)到了高通量研磨方面，特別是在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，廣為普遍。