
背景介紹
得益于其高效和環保的特點,全固態電化學電池是一類重要的能量轉換裝置。它們由開放式多孔陶瓷電極和致密陶瓷電解質膜組成,不同的固體在室溫下不能在較短的時間范圍內相互反應。因此,需要在更高的溫度和長時間處理才能獲得目標相。此外,由于熔爐的熱慣性,加熱和冷卻速率較低,通常需要等待數小時才能獲得目標粉末。實際上已經進行了廣泛的努力來減少陶瓷合成的時間和成本,例如放電等離子體合成、微波合成和閃速合成。盡管這些方法可以增強反應動力學,從而減少合成時間,但仍然難以以高通量方式進行多種組合物的合成。
研究簡介
鑒于此,美國麻省理工學院李巨教授和Bilge Yildiz教授等人通過熱沖擊在2分鐘內成功合成了用于固體氧化物電池(SOC),具有鈣鈦礦結構的混合離子和電子導電電極粉末,從而一舉扭轉了傳統燒結需要兩步,消耗將近40小時的不利之處。這得益于向系統提供的高溫,極大地提高了原材料之間的反應動力學。此外,具有螢石結構的典型電解質粉末,如(Y2O3)0.08(ZrO2)0.92(YSZ)和Sm0.2Ce0.8O1.95(SDC),也可以通過熱沖擊在幾分鐘內合成,這顯著減少了固體氧化物電池的制備時間。此外,通過調整碳載體尺寸,可以輕松地一次制備多個樣品。熱沖擊技術的快速合成使得以高通量和經濟的方式開發用于固體氧化物電池的新型功能陶瓷粉末成為可能。相關論文以“Synthesizing Functional Ceramic Powders for Solid Oxide Cells in Minutes through Thermal Shock”為題發表在ACS Energy Lett.。
圖文解析



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