均匀涂覆新方案——超声波喷涂技术在镍网加工中的应用

　　镍网凭借优异的导电性、耐腐蚀性和三维多孔结构，在催化、能源存储与转换、过滤分离等领域

占据重要地位。然而，镍网表面如何实现均匀、可控、高附着力的功能涂层涂覆，一直是制约其性能

提升的瓶颈。传统喷涂存在涂层不均、堵网严重、材料浪费大等缺陷，而超声波喷涂技术以其独特的

雾化机理，为镍网涂覆提供了全新的解决方案。

　　一、镍网涂层加工的难点与超声波喷涂优势

　　镍网通常为编织型或发泡型网状结构，比表面积大且孔道纵横交错。传统涂层工艺包括浸渍涂布、

刮涂、辊涂及高压气喷等。这些方法在镍网上的表现往往不尽如人意：浸涂容易导致孔道堵塞，涂层

厚度难以控制；高压喷涂雾滴粒径较大，液滴在丝网表面铺展不均，易在网格交叉点产生堆积，造成

“盲孔”或“堵网”现象；同时，大多数涂料含有贵金属（如铂、铱、钌）或稀有金属催化剂，传统

工艺的材料利用率仅20%-40%，造成巨大浪费。

　　超声波喷涂技术采用高频声波雾化，液滴粒径可控制在10-50微米，且粒径分布集中。这种微细雾

滴在喷出后以较低速度（通常小于1m/s）沉积到镍网表面，避免了高压冲击造成的飞溅和反弹。更重要的

是，超声波喷涂形成的雾滴具有“柔性和准直性”，能够均匀包裹镍网的每一根丝线，而不会填塞网孔。

研究表明，通过调节雾化参数，可在镍网表面获得厚度均匀、孔隙率可控的催化剂涂层，涂层厚度偏差

可控制在±2微米以内，材料利用率高达85%-95%。

　　二、超声波喷涂镍网的关键应用领域

　　1.电解水制氢电极涂层

　　绿氢生产中，镍网常作为碱性电解水或阴离子交换膜电解池的阳极和阴极基底，表面需涂覆镍铁、

镍钴、镍钼或贵金属基催化剂。超声波喷涂技术可将催化剂墨水均匀分散在镍网三维骨架上，形成高活性的

多孔催化层。研究发现，采用超声喷涂制备的镍铁层状双氢氧化物（NiFe-LDH）涂层镍网，在碱性条件下

析氧反应过电位显著降低，且在大电流密度下稳定性超过1000小时。通过多层梯度喷涂，还可构建界面

结合牢固、电子传输高效的电极结构。

　　2.燃料电池气体扩散层

　　质子交换膜燃料电池中，镍网可作为金属基气体扩散层替代传统碳纸，具有导电导热性好、机械强度高、

可薄型化等优势。超声波喷涂用于在镍网表面涂覆微孔层（通常为碳粉+聚四氟乙烯混合物），该层负责调节

水气传输。超声雾化能够精确控制碳粉负载量，避免堵塞镍网主孔道，同时保证微孔层均匀覆盖。经超声喷涂

处理后的镍网扩散层，接触电阻降低30%，极限电流密度提升明显。

　　3.镍基电池集流体与电极

　　在镍氢电池、镍镉电池乃至锂硫电池中，镍网可作为集流体或直接作为电极基底。超声波喷涂可涂覆活性

物质浆料（如氢氧化镍、硫/碳复合材料），形成高负载、低极化的电极片。尤其对于锂硫电池，多硫化物

穿梭效应严重，超声喷涂可将功能阻挡层（如氧化石墨烯、MXene）以极薄且致密的方式涂覆在镍网表面，

有效抑制穿梭效应，提高库仑效率。

　　4.催化过滤与传感器

　　用于汽车尾气处理或工业VOCs催化的镍网过滤器，需负载贵金属或过渡金属氧化物催化剂。超声波喷涂

实现了催化剂在网丝上的均匀锚定，避免了传统浸渍法造成的孔道堵塞和催化剂团聚。同时，在气体传感器

领域，超声喷涂可将金属氧化物敏感层（如SnO₂、ZnO）均匀沉积于镍网加热基底上，提高传感器的一致

性和响应速度。

　　三、工艺参数与质量控制

　　超声波喷涂镍网时，关键工艺参数包括雾化频率、载气流量、涂液粘度、喷涂路径和基板温度。雾化频率

越高，液滴越细，适合涂覆薄层催化剂（<5微米）；频率较低则液滴稍大，适用于厚涂层制备。载气用于

引导雾滴向镍网运动，需控制气体流速避免破坏雾滴轨迹或吹散已沉积涂层。对于镍网这种开放多孔结构，

通常采用多轴机械臂带动喷头进行扫描式喷涂，并配合背吸装置减少涂料逸散。此外，喷涂前对镍网进行等

离子清洗或酸洗处理，可大幅提高涂层附着力。

　　四、未来展望

　　随着新能源产业对高性能电极的需求激增，超声波喷涂技术在镍网加工中的价值日益凸显。当前，该技术

已在实验室级别实现了对析氧电极、燃料电池扩散层的高质量涂覆，正逐步向工业化卷对卷连续喷涂产线过渡。

未来发展方向包括：开发适合高粘度、高固含量催化剂浆料的超声喷头；结合在线厚度监测与闭环控制，

实现全自动无人化涂布；拓展至更大尺寸的镍网幅面（宽度1.6米以上）喷涂。可以预见，超声波喷涂技术

将推动镍网涂层加工从“粗放涂布”迈向“精密制造”，为电化学能源器件的高效低成本制备提供有力支撑。