东北大学：成功在900℃低温下烧结氧化物系固体电解质

12月8日，东北大学宣布，该校工程研究生院的一个研究小组已经能够在低于900℃的温度下烧结氧化铈（一种典型的固体电解质），进而作为重要脱碳技术的氢燃料电池、全固态电池都有望能够实现快速生产。

在制作燃料电池和全固态电池上，结合的3D打印和激光烧结的制造技术已经引起了人们的关注。然而，用传统方法烧结这些电池所必需的氧化物的固体电解质需要1500℃左右的高温和较长的加工时间，因此制造一直很困难。

作为代表性固体电解质的氧化铈，研究小组精确分析了含有微量锂的低温烧结氧化铈的成分和微观结构。研究发现，锂、硅和铝都存在于氧化铈颗粒的晶界中。

热力学模拟表明，这种锂-硅-铝（Li-Si-Al）氧化物的熔点低至855℃，金属的熔点相当，这种低熔点氧化物熔体的出现将在氧化铈的低温烧结中起到重要作用。

到目前为止，研究组观察到的各种最佳锂添加量和效果都不同，这是因为在氧化铈的热处理过程中，无意中从含有大量氧化铝的耐火物容器中导入铝的量的不同所造成的。

通过这次的研究，陶瓷类固体电解质的烧结可以在与金属相同的低温下进行。因此，能够期待通过3D打印等制造的氢燃料电池和全固体电池的快速制作。此外，锂-硅-铝系氧化物熔体也有望广泛应用于其他难以烧结的氧化物的低温烧结中。

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