東北大学の研究グループは、次世代エネルギー貯蔵分野において重要な技術的マイルストーンを達成しました。チームは、酸化物系全固体電池向けの先駆的な超音波接合手法を開発しました。この技術により、リチウム金属とガーネット型固体電解質との間に安定した界面を、室温でわずか数秒で形成することが可能になります。
ガーネット型固体電解質、特にリチウムランタンジルコニウム酸化物の主な課題は、リチウム表面の絶縁性不動態膜によって生じる高い界面抵抗でした。従来は、これを克服するために高エネルギーの高温処理や、危険を伴う溶融リチウムの使用が必要でした。新手法では、超音波振動を利用してこれらの絶縁層を効果的に破壊します。加圧下で、リチウム金属は塑性変形を起こし、リチウムランタンジルコニウム酸化物と緻密で継ぎ目のない接触を形成します。
初期結果では、界面抵抗は約二百二十五オーム/平方センチメートルでした。しかし、薄い中間金属層を組み込むことで、研究者らはこの抵抗を驚くべき一・五オーム/平方センチメートルまで低減することに成功しました。この進展により、現在の液体電解質型よりも安全で高エネルギー密度な全固体電池の量産に向けた障壁が大幅に下がります。研究チームは今後、接合品質をさらに最適化するため、微細構造や表面粗さ、結晶粒界の影響を解析しながら研究を継続する予定です。
