应用案例

锂电池负极制造 | 流量控制器

在锂电池硅/碳负极的制造过程中，Bronkhorst热式气体质量流量控制器控制气体原材料供应，助力优化电池寿命和容量。

锂电池就在我们身边：智能手机、平板电脑，以及电动汽车和电动自行车等。负极和正极，以及所用材料，在很大程度上决定了电池的容量。石墨形式的碳一直是锂电池的主力负极材料。

然而，与碳相比，可用于更多锂离子的硅正逐渐崭露头角。硅负极在充电或放电时膨胀和收缩比石墨更脆弱。为了结合两种材料的良好性能，作为负极材料的硅/碳复合材料备受关注，并且正在开发中。Bronkhorst仪表应用于中国佛山负极制造商的硅/碳复合负极制造过程中。

应用要求

用于硅/碳复合负极制造的化学气相沉积（CVD）工艺需对前驱体供应进行优化控制。特别需对硅烷前驱体进行准确的流量控制，满量程精度通常为1%。准确性随时间推移需保持，因此可重复性也很重要。需特别注意硅烷的高反应性。

重要议题

更好地控制CVD工艺，工艺更可靠
高精度和可重复性，尤其是硅前驱体硅烷流量
易于放大，灵活性高

工艺方案

在硅/碳复合负极制造的CVD工艺中，硅烷 (SiH4), 氮气 (N2) 和乙炔 (C2H2)等气态化合物被供应到加热的反应器中，与固体硅和碳化合物反应，化合物作为复合材料沉积在多孔碳基材中。Bronkhorst EL-FLOW热式质量流量控制器用于该前驱体供应，经校准以适应前驱体类型和流量范围。

准确性是控制CVD过程的重要条件。EL-FLOW系列基于热式原理允许准确供应前驱体，特别是作为主要前驱体的硅烷。前驱体的热性能与其质量之间存在直接关系。方案优势是质量流量受到控制，不受温度或压力变化等工艺条件波动影响。

Bronkhorst在使用硅烷作为前驱体方面积累了丰富的经验，例如在光伏（太阳能电池）市场。由于它具有高度反应性且易燃，EL-FLOW质量流量控制器可安全处理此类有害化合物。例如，如果高反应性硅烷源受到少量水和空气的污染，则硅烷流中会形成微小的二氧化硅(SiO2)颗粒。可使用过滤器等措施防止质量流量控制器的内部堵塞。Bronkhorst仪表具有良好的泄漏完整性可防止空气(O2)从外部泄漏到硅烷流中。

由于精度是该应用的关键，因此基于热式原理的Bronkhorst EL-FLOW 仪表用于前驱体质量供应优于差压流量控制。后者的精度受零点漂移影响，尤其是当传感器内部产生粉末颗粒时。

如果您需要更坚固的质量流量控制器用于此应用，还可使用采用类似热式流量控制原理的MASS-STREAM仪表，精度为满量程的1%。

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