胡良兵AM: 延续Science工作，高温超快烧结技术再现江湖

与传统的液体或凝胶电池相比，固态电池 (SSB) 具有更好的安全性和潜在更高的能量密度。在实践中，SSB的实施通常需要由陶瓷固态电解质 (SSE) 制成的 3D多孔支架。

在此，美国马里兰大学胡良兵教授等人报道了一种通用且简便的方法，可在几秒钟内在高温下在各种基材（Al₂O₃板、钛、不锈钢和碳纸等）上烧结具有一系列陶瓷SSE的3D多孔支架（LLZTO、LATP和LLTO）。

图1. 在不同条件下烧结的LLZTO层的表征

高温使快速反应烧结成为所需的结晶相，并加速晶粒的表面扩散以进行颈部生长；同时，较短的烧结时间限制了粗化，从而准确控制致密化程度以保持所需的多孔结构，并减少挥发性元素的损失。

作为概念验证，通过将聚（环氧乙烷）与这种3D多孔支架（LLZTO）集成，证明了高温快速烧结的复合SSE具有良好离子电导率（室温下≈1.9×10^-4 S cm^-1）。这种方法为烧结用于全固态电池应用的各种基于陶瓷SSE的 3D支架打开了一扇新的大门。

图2. 各种基材上的3D支架和集成环氧乙烷的3D支架表征

事实上，早在2020年5月1日，胡良兵教授就和莫一非教授、加州大学圣地亚哥分校骆建以及弗吉尼亚理工大学郑小雨等人就在Science上发表文章“A general method to synthesize and sinter bulk ceramics in seconds” (https://science.sciencemag.org/content/368/6490/521)

作者利用超高温烧结技术，直接在数秒内合成块体的陶瓷材料，大大加快了材料的合成速度，提升了质量，在合成固态电解质、多组分结构和高通量材料筛选上能够大显身手。

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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胡良兵AM: 延续Science工作，高温超快烧结技术再现江湖

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