盖世汽车讯 将锂金属与陶瓷表面结合，对于制造固态锂金属电池而言，堪称梦幻组合。然而，实现二者结合却并非易事。杂质层往往会在表面形成，阻碍润湿这一对金属和陶瓷粘附至关重要的过程。为了使这两种特性迥异的材料能够有效结合，需要采用不同的策略。

据外媒报道，日本东北大学（Tohoku University）先进材料研究所（Advanced Institute for Materials Research，WPI-AIMR）的研究人员另辟蹊径，发现超声波焊接能够将这两种材料完美地结合在一起。

图片来源：东北大学

来自WPI-AIMR的Eric Jianfeng Cheng表示：“这是该领域内尚未充分探索的方法。据我们所知，将超声波焊接直接应用于锂金属与石榴石型氧化物电解质的结合，在业内尚属首次。”

这项新策略有助于创造比传统锂离子电池更高效、更实用的固态储能技术。相关研究于2026年3月19日发表在《Small Structures》期刊上。

固态锂金属电池被广泛认为是极具发展前景的下一代储能技术。在众多固态电解质中，石榴石型氧化物Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）因其高离子电导率和化学稳定性而备受关注。然而，在锂金属和陶瓷电解质（Li₇La₃Zr₂O₁₂或LLZO）之间建立紧密的物理接触却十分困难。大理石板和金属片界面的刚性且不规则形状使得两者难以粘合，主要是因为这两个表面暴露于空气中时都容易形成绝缘的Li₂CO₃层。这种情况尤其容易发生在锂金属表面，形成一种阻碍锂离子传输和润湿的屏障。

超声波焊接（USW）是一种成熟的工业技术，广泛应用于金属部件的连接，它提供了一种与传统方法（成本高昂且工艺繁琐）截然不同的解决方案。该研究结果表明，USW可在室温下于数秒内形成紧密的锂-LLZO界面。超声波振动破坏了诸如Li₂CO₃等绝缘表面层，同时，可控的压力和高频振荡使锂金属发生塑性变形并贴合到刚性LLZO表面，从而消除界面空隙，并在不熔化或热活化的情况下建立直接的固态接触。

仅使用USW技术，界面电阻即可降低至约225Ω·cm²。当与薄的溅射金（Au）中间层结合使用时，电阻进一步降低至约1.5Ω·cm²，这是目前报道的室温下制备的Li-LLZO界面中最低的电阻值之一。对称电池测试也证实了该方法的实际可行性。

这种快速的室温键合策略为氧化物基固态电池的制造提供了一种便捷高效的途径。这项研究有助于开发更安全、能量密度更高的电池，可应用于电动汽车、可再生能源存储和便携式电子产品等领域。