日本东北大学于2026年3月宣布,成功开发出一种能够大幅简化氧化物系全固态电池制造流程的新型界面形成技术。该研究团队利用超声波接合技术,实现了在室温环境下仅需数秒即可将锂金属与石榴石型氧化物固体电解质(LLZO)直接结合,有效解决了传统工艺中界面接触不良和电阻过高的难题。
全固态锂电池因具备高安全性和高能量密度,被视为下一代电池的核心技术。其中,LLZO材料因其优异的离子电导率和化学稳定性而备受瞩目。然而,在实际应用中,锂金属与LLZO之间的界面接触不良,以及表面自然形成的绝缘性碳酸锂层,往往导致界面电阻居高不下,严重制约了电池性能的提升。
针对这一痛点,研究团队创新性地引入了超声波接合技术。通过施加高频超声波振动,能够瞬间破坏锂金属表面的绝缘层;与此同时,在压力作用下,锂金属发生塑性变形,紧密贴合在坚硬的LLZO表面。实验数据显示,仅采用超声波接合,界面电阻即可降至约225欧姆·平方厘米;若辅以超薄金层,该数值更可大幅降低至约1.5欧姆·平方厘米。这一成果意味着,未来电池制造无需再进行高温处理或使用熔融锂,从而显著降低能耗和生产成本。
日本作为全球电池技术的重要研发基地,在固态电池领域长期处于领先地位,但量产化进程常受限于复杂的界面处理工艺。东北大学此次突破,不仅简化了工艺流程,更展示了超声波技术在精密材料连接领域的巨大潜力。研究团队后续将深入解析界面微观结构及结合机制,并系统评估固体电解质表面粗糙度与晶界状态对接合特性的影响,为技术落地奠定理论基础。
这项技术成果由东北大学材料科学高等研究所程建锋副教授、金属材料研究所加藤秀实教授及工学研究科福田幹久研究生等共同完成。对于中国电池产业而言,面对全固态电池从实验室走向量产的关键窗口期,此类能够显著降低工艺复杂度、提升界面稳定性的创新方案提供了重要参考。中国企业在推进固态电池产业化过程中,可重点关注此类低温、快速界面处理技术,探索将其与现有产线工艺融合,以加速提升电池性能并降低制造成本,从而在全球下一代电池技术竞争中占据更有利位置。
