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與傳統的液體或凝膠電池相比，固態電池 (SSB) 具有更好的安全性和潛在更高的能量密度。在實踐中，SSB的實施通常需要由陶瓷固態電解質 (SSE) 制成的 3D多孔支架。

在此，美國馬里蘭大學胡良兵教授等人報道了一種通用且簡便的方法，可在幾秒鐘內在高溫下在各種基材（Al₂O₃板、鈦、不銹鋼和碳紙等）上燒結具有一系列陶瓷SSE的3D多孔支架（LLZTO、LATP和LLTO）。

圖1. 在不同條件下燒結的LLZTO層的表征

高溫使快速反應燒結成為所需的結晶相，并加速晶粒的表面擴散以進行頸部生長；同時，較短的燒結時間限制了粗化，從而準確控制致密化程度以保持所需的多孔結構，并減少揮發性元素的損失。

作為概念驗證，通過將聚（環氧乙烷）與這種3D多孔支架（LLZTO）集成，證明了高溫快速燒結的復合SSE具有良好離子電導率（室溫下≈1.9×10^-4 S cm^-1）。這種方法為燒結用于全固態電池應用的各種基于陶瓷SSE的 3D支架打開了一扇新的大門。

圖2. 各種基材上的3D支架和集成環氧乙烷的3D支架表征

事實上，早在2020年5月1日，胡良兵教授就和莫一非教授、加州大學圣地亞哥分校駱建以及弗吉尼亞理工大學鄭小雨等人就在Science上發表文章“A general method to synthesize and sinter bulk ceramics in seconds” (https://science.sciencemag.org/content/368/6490/521)

作者利用超高溫燒結技術，直接在數秒內合成塊體的陶瓷材料，大大加快了材料的合成速度，提升了質量，在合成固態電解質、多組分結構和高通量材料篩選上能夠大顯身手。

High-Temperature Ultrafast Sintering: Exploiting a New Kinetic Region to Fabricate Porous Solid-State Electrolyte Scaffolds, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202100726

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