도호쿠대학교의 한 연구팀이 차세대 에너지 저장 분야에서 중요한 기술적 이정표를 달성했습니다. 이 팀은 산화물계 전고체 배터리를 위한 선구적인 초음파 접합 방법을 개발했습니다. 이 기술은 상온에서 단 몇 초 만에 리튬 금속과 가닛형 고체 전해질 사이에 안정적인 계면을 형성할 수 있게 합니다.
가닛형 고체 전해질, 특히 리튬 란탄 지르코늄 산화물의 주요 과제는 리튬 표면의 절연성 패시브 필름으로 인해 발생하는 높은 계면 저항이었습니다. 기존에는 이를 극복하기 위해 에너지가 많이 드는 고온 처리나 위험한 용융 리튬 사용이 필요했습니다. 새로운 방법은 초음파 진동을 활용해 이러한 절연층을 효과적으로 분해합니다. 가해진 압력 아래에서 리튬 금속은 소성 변형을 일으켜 리튬 란탄 지르코늄 산화물과 치밀하고 빈틈없는 접촉을 형성합니다.
초기 결과에서는 계면 저항이 제곱센티미터당 약 이백이십오 옴으로 나타났습니다. 그러나 얇은 중간 금속층을 도입함으로써 연구진은 이 저항을 제곱센티미터당 놀라운 1.5 옴 수준으로 성공적으로 낮췄습니다. 이러한 진전은 현재의 액체 전해질 방식보다 더 안전하고 에너지 밀도가 높은 전고체 배터리의 대량 생산 장벽을 크게 낮춥니다. 연구팀은 접합 품질을 더욱 최적화하기 위해 미세 구조와 표면 거칠기 및 결정립 경계의 영향을 분석하며 연구를 계속할 계획입니다.
