長岡技術科學大學開發雷射熔融技術,實現快速、高性能全固態電池製程

 

刊登日期:2025/5/9
  • 字級

日本長岡技術科學大學利用雷射誘發局部加熱之熔融凝固技術,成功實現了能進行離子傳導的界面形成。一般而言,氧化物陶瓷材料難以加工,且部件之間接觸品質不佳,導致離子傳導性降低,進而影響電池性能。然而,若使用在加熱下會軟化流動的玻璃材料,即可透過材料之間任意的界面形成,克服此一課題。過往的界面形成須透過將整個電池材料進行高溫熱處理,但不同材料間的熱性質差異則會導致製程限制。

有鑑於此,長岡技術科學大學開發出可做為氧化物系全固態鈉離子電池負極材料的錫類結晶化玻璃。過去雖以碳系材料為鈉離子電池的負極選項,但與固體電解質,特別是氧化物陶瓷難以接合。此外,本次研究運用了實驗室既有的雷射誘發局部加熱技術,成功在極短時間內形成具離子傳導性的穩定界面。相較於電爐需要數小時且會造成材料溶出,雷射技術可在約10秒內製造出1吋大小的電池,並且可根據材料的光吸收特性精細控制溫度,範圍從數百度至數千度。

由於雷射加熱僅持續數毫秒,幾乎不會對不吸收雷射的固體電解質造成損傷。這種局部加熱技術不僅可忽略材料間熱性質不匹配的問題,亦可大幅簡化製程限制。此外,研究團隊也實證此方法形成的界面可在室溫與低壓環境下進行充放電。長岡技術科學大學指出,此製程與粉末積層3D列印技術具有高度相容性,若與機器人技術結合,將可望加速新機能材料的探索,亦可實現如乾燥室等惡劣環境下的長時間自動化作業。


資料來源: https://www.nagaokaut.ac.jp/news/announcement/assets/202504/20250408.pdf
分享