将锂金属可靠地附着在陶瓷电解质表面，被认为是构建固态锂金属电池的理想方案。但在实际操作中，这一步始终是关键难题。两种材料表面容易生成杂质层，严重阻碍了“润湿”过程，而润湿正是金属与陶瓷实现牢固接触的前提。

为了让这两种性质截然不同的材料实现稳定结合，传统方法往往需要复杂工艺和高成本处理。东北大学先进材料研究所（WPI-AIMR）的研究团队尝试跳出常规路径，提出利用超声波焊接来直接连接锂金属与陶瓷电解质。

“在我们的研究领域，这种方法此前几乎没有被系统探索过。据我们所知，将超声波焊接直接用于锂金属与石榴石型氧化物电解质的结合，在这一背景下尚属首次尝试。”WPI-AIMR 的 Eric Jianfeng Cheng 表示。

相关成果发表于 2026 年 3 月 19 日的《Small Structures》期刊。该工作展示了一种全新的界面构筑策略，有望推动固态储能技术向更高效率和更强实用性发展，相比传统锂离子电池具备明显潜力。

固态锂金属电池被普遍视为下一代高能量密度储能技术的重要候选。其中，石榴石型氧化物 Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）因其较高的离子电导率和良好的化学稳定性而备受关注。然而，要在锂金属与这种陶瓷电解质（LLZO）之间建立紧密、稳定的物理接触却非常困难。

类似“大理石板与金属片”的界面组合，由于刚性强、表面不平整，本身就不易贴合。更关键的是，当这些表面暴露在空气中时，会生成绝缘性的 Li₂CO₃ 层。尤其是在锂金属表面，这一层会形成明显屏障，既阻碍锂离子传输，又破坏润湿过程，使界面接触变得更加困难。

超声波焊接（USW）是一种成熟的工业连接技术，广泛用于金属部件的焊接，与传统高温或复杂化学处理路线相比，它提供了一种完全不同的解决思路。本研究表明，USW 能在室温条件下，在数秒内构建出紧密的锂-LLZO 界面。

在超声振动作用下，Li₂CO₃ 等绝缘表面层被有效破坏；同时，受控压力与高频振荡促使锂金属发生塑性变形，紧密贴合在刚性的 LLZO 表面，从而消除界面空隙。整个过程无需熔化或额外热激活，即可实现直接的固态接触。

仅采用 USW 工艺，研究人员就将界面电阻降至约 225 Ω·cm²。当在界面引入一层薄的溅射金（Au）中间层后，电阻进一步降低到约 1.5 Ω·cm²，接近目前室温处理条件下锂-LLZO 界面所报道的最低水平之一。对称电池测试结果也验证了这一界面构筑策略在实际应用中的可行性。

这种快速、室温下完成的结合方法，为基于氧化物电解质的固态电池提供了一条更具制造友好性和效率的工艺路线。相关研究有望推动更安全、更高能量密度电池的开发，应用场景包括电动汽车、可再生能源储能系统以及各类便携式电子设备。